Dans le système EPON, l'OLT est connecté à plusieurs ONU (unités de réseau optique) via un POS (séparateur optique passif).En tant que cœur d'EPON, les modules optiques OLT affecteront directement le fonctionnement de l'ensemble du système 10G EPON.
1. Introduction au module optique OLT symétrique EPON 10G
Le module optique OLT symétrique 10G EPON utilise les modes de réception en rafale de liaison montante et de transmission continue de liaison descendante, qui sont principalement utilisés pour la conversion optique/électrique dans les systèmes EPON 10G.
La partie réception est constituée d'un TIA (amplificateur à transimpédance), d'un APD (Avalanche Photodiode) à 1270/1310 nm et de deux LA (amplificateurs limiteurs) à des débits de 1,25 et 10,3125 Gbit/s.
L'extrémité émettrice est composée d'un EML 10G (laser à modulation d'électro-absorption) et d'un DFB (laser à rétroaction distribuée) de 1,25 Gbit/s, et ses longueurs d'onde d'émission sont respectivement de 1577 et 1490 nm.
Le circuit de commande comprend un circuit numérique APC (Automatic Optical Power Control) et un circuit TEC (Temperature Compensation) pour maintenir une longueur d'onde d'émission laser 10G stable.La surveillance des paramètres de transmission et de réception est mise en œuvre par le micro-ordinateur monopuce selon le protocole SFF-8077iv4.5.
Étant donné que l'extrémité réceptrice du module optique OLT utilise la réception en rafale, le temps d'établissement de la réception est particulièrement important.Si le temps de stabilisation de la réception est long, cela affectera grandement la sensibilité et peut même empêcher la réception en rafale de fonctionner correctement.Selon les exigences du protocole IEEE 802.3av, le temps d'établissement d'une réception en rafale à 1,25 Gbit/s doit être <400 ns, et la sensibilité de réception en rafale doit être <-29,78 dBm avec un taux d'erreur sur les bits de 10-12 ;et 10,3125 Gbit/s. Le temps de configuration de la réception en rafale doit être <800 ns et la sensibilité de la réception en rafale doit être <-28,0 dBm avec un taux d'erreur sur les bits de 10-3.
Conception de module optique OLT symétrique 2.10G EPON
2.1 Schéma de conception
Le module optique OLT symétrique 10G EPON est composé d'un triplexeur (module tridirectionnel à fibre unique), transmettant, recevant et surveillant.Le triplexeur comprend deux lasers et un détecteur.La lumière transmise et la lumière reçue sont intégrées dans le dispositif optique via WDM (Wavelength Division Multiplexer) pour obtenir une transmission bidirectionnelle à fibre unique.Sa structure est illustrée à la figure 1.
La partie émettrice se compose de deux lasers, dont la fonction principale est de convertir respectivement les signaux électriques 1G et 10G en signaux optiques et de maintenir la stabilité de la puissance optique dans un état de boucle fermée via un circuit APC numérique.Dans le même temps, le micro-ordinateur monopuce contrôle l'ampleur du courant de modulation pour obtenir le taux d'extinction requis par le système.Le circuit TEC est ajouté au circuit de transmission 10G, ce qui stabilise considérablement la longueur d'onde de sortie du laser 10G.La partie réceptrice utilise l'APD pour convertir le signal optique en rafale détecté en un signal électrique et le produit après amplification et mise en forme.Afin de garantir que la sensibilité puisse atteindre la plage idéale, il est nécessaire de fournir une pression élevée et stable à l'APD à différentes températures.L'ordinateur monopuce atteint cet objectif en contrôlant le circuit haute tension APD.
2.2 Mise en œuvre de la réception en rafale à double débit
La partie réception du module optique OLT symétrique 10G EPON utilise une méthode de réception en rafale.Il doit recevoir des signaux en rafale de deux débits différents de 1,25 et 10,3125 Gbit/s, ce qui nécessite que la partie réceptrice soit capable de bien distinguer les signaux optiques de ces deux débits différents afin d'obtenir des signaux électriques de sortie stables.Deux schémas de mise en œuvre d'une réception en rafale à double débit de modules optiques OLT sont proposés ici.
Étant donné que le signal optique d'entrée utilise la technologie TDMA (Time Division Multiple Access), un seul taux de lumière en rafale peut exister en même temps.Le signal d'entrée peut être séparé dans le domaine optique via un séparateur optique 1 : 2, comme illustré sur la figure 2. Ou utilisez uniquement un détecteur à grande vitesse pour convertir les signaux optiques 1G et 10G en signaux électriques faibles, puis séparez deux signaux électriques. signaux avec des débits différents via un TIA à bande passante plus grande, comme le montre la figure 3.
Le premier schéma illustré à la figure 2 entraînera une certaine perte d'insertion lorsque la lumière traverse le séparateur optique 1 : 2, qui doit amplifier le signal optique d'entrée, c'est pourquoi un amplificateur optique est installé devant le séparateur optique.Les signaux optiques séparés sont ensuite soumis à une conversion optique/électrique par des détecteurs de taux différents, et finalement deux types de sorties de signaux électriques stables sont obtenus.Le plus gros inconvénient de cette solution est qu'un amplificateur optique et un séparateur optique 1 : 2 sont utilisés, et que deux détecteurs sont nécessaires pour convertir le signal optique, ce qui augmente la complexité de la mise en œuvre et augmente le coût.
Dans le deuxième schéma représenté sur la Fig.3, le signal optique d'entrée n'a besoin que de passer par un détecteur et un TIA pour réaliser la séparation dans le domaine électrique.Le cœur de cette solution réside dans la sélection de TIA, qui nécessite que TIA ait une bande passante de 1 ~ 10 Gbit/s, et en même temps TIA ait une réponse rapide dans cette bande passante.Ce n'est que grâce au paramètre actuel de TIA que l'on peut obtenir rapidement la valeur de réponse, la sensibilité de réception peut être bien garantie.Cette solution réduit considérablement la complexité de mise en œuvre et permet de maîtriser les coûts.Dans la conception actuelle, nous choisissons généralement le deuxième schéma pour obtenir une réception en rafale à double débit.
2.3 Conception du circuit matériel à l'extrémité de réception
La figure 4 est le circuit matériel de la partie de réception de rafales.Lorsqu'il y a une entrée optique en rafale, l'APD convertit le signal optique en un signal électrique faible et l'envoie au TIA.Le signal est amplifié par le TIA en un signal électrique 10G ou 1G.Le signal électrique 10G est entré dans le LA 10G via le couplage positif du TIA, et le signal électrique 1G est entré dans le LA 1G via le couplage négatif du TIA.Les condensateurs C2 et C3 sont des condensateurs de couplage utilisés pour obtenir une sortie couplée AC 10G et 1G.La méthode couplée au courant alternatif a été choisie car elle est plus simple que la méthode couplée au courant continu.
Cependant, le couplage AC a la charge et la décharge du condensateur, et la vitesse de réponse au signal est affectée par la constante de temps de charge et de décharge, c'est-à-dire qu'il est impossible de répondre au signal à temps.Cette fonctionnalité fait forcément perdre un certain temps de stabilisation en réception, il est donc important de choisir la taille du condensateur de couplage AC.Si un condensateur de couplage plus petit est sélectionné, le temps de stabilisation peut être raccourci et le signal transmis par l'ONU dans chaque intervalle de temps peut être complètement reçu sans affecter l'effet de réception car le temps de stabilisation de la réception est trop long et l'arrivée de la prochaine fois fente.
Cependant, une capacité trop faible affectera l'effet de couplage et réduira considérablement la stabilité de la réception.Une capacité plus grande peut réduire la gigue du système et améliorer la sensibilité de l'extrémité de réception.Par conséquent, afin de prendre en compte le temps de stabilisation de la réception et la sensibilité de la réception, les condensateurs de couplage appropriés C2 et C3 doivent être sélectionnés.De plus, afin d'assurer la stabilité du signal électrique d'entrée, un condensateur de couplage et une résistance d'adaptation d'une résistance de 50 Ω sont connectés à la borne négative de LA.
Circuit LVPECL (Logique de couplage d'émetteur positif à basse tension) composé de résistances R4 et R5 (R6 et R7) et d'une source de tension continue de 2,0 V via le signal différentiel émis par 10G (1G) LA.signal électrique.
2.4 Section de lancement
La partie transmission du module optique OLT symétrique 10G EPON est principalement divisée en deux parties de transmission 1,25 et 10G, qui envoient respectivement des signaux d'une longueur d'onde de 1490 et 1577 nm vers la liaison descendante.En prenant la partie de transmission 10G comme exemple, une paire de signaux différentiels 10G entre dans une puce CDR (Clock Shaping), est couplée en courant alternatif à une puce pilote 10G et est enfin entrée différentiellement dans un laser 10G.Parce que le changement de température aura une grande influence sur la longueur d'onde d'émission laser, afin de stabiliser la longueur d'onde au niveau requis par le protocole (le protocole nécessite 1575 ~ 1580 nm), le courant de fonctionnement du circuit TEC doit être ajusté, donc que la longueur d'onde de sortie peut être bien contrôlée.
3. Résultats des tests et analyse
Les principaux indicateurs de test du module optique OLT symétrique EPON 10G incluent le temps de configuration du récepteur, la sensibilité du récepteur et le diagramme de l'œil de transmission.Les tests spécifiques sont les suivants :
(1) Recevoir l'heure de configuration
Dans l'environnement de travail normal d'une puissance optique de rafale de liaison montante de -24,0 dBm, le signal optique émis par la source de lumière en rafale est utilisé comme point de départ de la mesure, et le module reçoit et établit un signal électrique complet comme point final de mesure, en ignorant le temporisation de la lumière dans la fibre de test. Le temps de configuration de réception en rafale 1G mesuré est de 76,7 ns, ce qui répond à la norme internationale de <400 ns ;le temps de configuration de la réception en rafale 10G est de 241,8 ns, ce qui répond également à la norme internationale de <800 ns.
3. Résultats des tests et analyse
Les principaux indicateurs de test du module optique OLT symétrique EPON 10G incluent le temps de configuration du récepteur, la sensibilité du récepteur et le diagramme de l'œil de transmission.Les tests spécifiques sont les suivants :
(1) Recevoir l'heure de configuration
Dans l'environnement de travail normal d'une puissance optique de rafale de liaison montante de -24,0 dBm, le signal optique émis par la source de lumière en rafale est utilisé comme point de départ de la mesure, et le module reçoit et établit un signal électrique complet comme point final de mesure, en ignorant le retard de la lumière dans la fibre de test.Le temps de configuration de la réception en rafale 1G mesuré est de 76,7 ns, ce qui répond à la norme internationale de <400 ns ;le temps de configuration de la réception en rafale 10G est de 241,8 ns, ce qui répond également à la norme internationale de <800 ns.
