No sistema EPON, o OLT está conectado a varias ONU (unidades de rede óptica) a través dun POS (divisor óptico pasivo).Como núcleo de EPON, os módulos ópticos OLT afectarán directamente o funcionamento de todo o sistema 10G EPON.
1.Introdución ao módulo óptico OLT simétrico 10G EPON
O módulo óptico OLT simétrico 10G EPON usa os modos de recepción de ráfaga de enlace ascendente e de transmisión continua de enlace descendente, que se utilizan principalmente para a conversión óptica/eléctrica nos sistemas EPON 10G.
A parte receptora consta dun TIA (amplificador de transimpedancia), un APD (Avalanche Photodiode) a 1270/1310nm e dous LA (amplificadores limitadores) a velocidades de 1,25 e 10,3125 Gbit/s.
O extremo transmisor está composto por un EML 10G (láser de modulación de electroabsorción) e un DFB de 1,25 Gbit/s (láser de retroalimentación distribuída), e as súas lonxitudes de onda de emisión son de 1577 e 1490 nm, respectivamente.
O circuíto de condución inclúe un circuíto dixital APC (Control automático de potencia óptica) e un circuíto TEC (Compensación de temperatura) para manter unha lonxitude de onda de emisión láser estable de 10G.A monitorización dos parámetros de transmisión e recepción é implementada polo microordenador dun único chip segundo o protocolo SFF-8077iv4.5.
Dado que o extremo receptor do módulo óptico OLT usa a recepción en ráfaga, o tempo de configuración da recepción é particularmente importante.Se o tempo de asentamento da recepción é longo, afectará moito á sensibilidade e ata pode provocar que a recepción en ráfaga non funcione correctamente.Segundo os requisitos do protocolo IEEE 802.3av, o tempo de establecemento dunha recepción de ráfaga de 1,25 Gbit/s debe ser <400 ns e a sensibilidade de recepción de ráfaga debe ser <-29,78 dBm cunha taxa de erro de bits de 10-12;e 10,3125 Gbit/s O tempo de configuración de recepción de ráfaga debe ser <800ns e a sensibilidade de recepción de ráfaga debe ser <-28,0 dBm cunha taxa de erro de bits de 10-3.
Deseño de módulo óptico OLT simétrico EPON 2.10G
2.1 Esquema de deseño
O módulo óptico OLT simétrico 10G EPON está composto por un triplexor (módulo de tres vías de fibra única), que transmite, recibe e monitoriza.O triplexor inclúe dous láseres e un detector.A luz transmitida e a luz recibida intégranse no dispositivo óptico a través do WDM (Wavelength Division Multiplexer) para conseguir a transmisión bidireccional dunha soa fibra.A súa estrutura móstrase na figura 1.
A parte transmisora consta de dous láseres, cuxa función principal é converter os sinais eléctricos 1G e 10G en sinais ópticos, respectivamente, e manter a estabilidade da potencia óptica nun estado de bucle pechado a través dun circuíto dixital APC.Ao mesmo tempo, o microordenador dun só chip controla a magnitude da corrente de modulación para obter a relación de extinción requirida polo sistema.O circuíto TEC engádese ao circuíto de transmisión 10G, o que estabiliza moito a lonxitude de onda de saída do láser 10G.A parte receptora usa APD para converter o sinal óptico de ráfaga detectado nun sinal eléctrico e emíteo despois da amplificación e conformación.Para garantir que a sensibilidade poida alcanzar o rango ideal, é necesario proporcionar unha alta presión estable ao APD a diferentes temperaturas.O ordenador dun chip consegue este obxectivo controlando o circuíto de alta tensión APD.
2.2 Implantación da recepción de ráfagas de dobre taxa
A parte receptora do módulo óptico OLT simétrico 10G EPON usa un método de recepción en ráfaga.Necesita recibir sinais de ráfaga de dúas velocidades diferentes de 1,25 e 10,3125 Gbit/s, o que require que a parte receptora poida distinguir ben os sinais ópticos destas dúas velocidades diferentes para obter sinais eléctricos de saída estables.Aquí propóñense dous esquemas para implementar a recepción en ráfaga de velocidade dual de módulos ópticos OLT.
Dado que o sinal óptico de entrada utiliza tecnoloxía TDMA (Acceso múltiple por división do tempo), só pode existir unha taxa de luz de ráfaga ao mesmo tempo.O sinal de entrada pódese separar no dominio óptico a través dun divisor óptico 1: 2, como se mostra na Figura 2. Ou use só un detector de alta velocidade para converter os sinais ópticos 1G e 10G en sinais eléctricos débiles e, a continuación, separe dous sinais con velocidades diferentes a través dun TIA de maior ancho de banda, como se mostra na Figura 3.
O primeiro esquema que se mostra na Figura 2 traerá unha certa perda de inserción cando a luz pasa polo divisor óptico 1: 2, que debe amplificar o sinal óptico de entrada, polo que se instala un amplificador óptico diante do divisor óptico.Os sinais ópticos separados son entón sometidos a conversión óptica/eléctrica mediante detectores de diferentes velocidades e, finalmente, obtéñense dous tipos de saídas de sinal eléctrico estables.A maior desvantaxe desta solución é que se usa un amplificador óptico e un divisor óptico 1: 2, e son necesarios dous detectores para converter o sinal óptico, o que aumenta a complexidade da implementación e aumenta o custo.
No segundo esquema mostrado na FIG.3, o sinal óptico de entrada só precisa pasar por un detector e un TIA para lograr a separación no dominio eléctrico.O núcleo desta solución reside na selección de TIA, que require que TIA teña un ancho de banda de 1 ~ 10 Gbit/s e, ao mesmo tempo, TIA ten unha resposta rápida dentro deste ancho de banda.Só a través do parámetro actual de TIA pode obter o valor de resposta rapidamente, a sensibilidade de recepción pode estar ben garantida.Esta solución reduce moito a complexidade da implementación e mantén os custos baixo control.No deseño real, xeralmente escollemos o segundo esquema para conseguir a recepción de ráfagas de dobre taxa.
2.3 Deseño do circuíto hardware no extremo receptor
A figura 4 é o circuíto de hardware da parte receptora de explosión.Cando hai unha entrada óptica de ráfaga, o APD converte o sinal óptico nun sinal eléctrico débil e envíao ao TIA.O sinal é amplificado polo TIA nun sinal eléctrico 10G ou 1G.O sinal eléctrico 10G introdúcese no 10G LA a través do acoplamento positivo do TIA, e o sinal eléctrico 1G introdúcese no 1G LA a través do acoplamento negativo do TIA.Os capacitores C2 e C3 son capacitores de acoplamento utilizados para acadar unha saída acoplada a CA de 10G e 1G.Escolleuse o método acoplado a CA porque é máis sinxelo que o método acoplado a CC.
Non obstante, o acoplamento de CA ten a carga e a descarga do capacitor, e a velocidade de resposta ao sinal está afectada pola constante de tempo de carga e descarga, é dicir, o sinal non se pode responder a tempo.Esta característica está obrigada a perder unha certa cantidade de tempo de asentamento de recepción, polo que é importante escoller o tamaño do capacitor de acoplamento de CA.Se se selecciona un condensador de acoplamento máis pequeno, pódese acurtar o tempo de asentamento e o sinal transmitido pola ONU en cada franxa horaria pode recibirse completamente sen afectar o efecto de recepción porque o tempo de asentamento de recepción é demasiado longo e a chegada da próxima vez. slot.
Non obstante, unha capacitancia moi pequena afectará o efecto de acoplamento e reducirá moito a estabilidade da recepción.A maior capacitancia pode reducir a trepidación do sistema e mellorar a sensibilidade do extremo receptor.Polo tanto, para ter en conta o tempo de asentamento da recepción e a sensibilidade de recepción, cómpre seleccionar os capacitores de acoplamento C2 e C3 axeitados.Ademais, para garantir a estabilidade do sinal eléctrico de entrada, un capacitor de acoplamento e unha resistencia coincidente cunha resistencia de 50Ω están conectados ao terminal negativo de LA.
Circuíto LVPECL (Low Voltage Positive Emitter Coupling Logic) composto por resistencias R4 e R5 (R6 e R7) e unha fonte de tensión de 2,0 V CC a través da saída de sinal diferencial por 10G (1G) LA.sinal eléctrico.
2.4 Sección de lanzamento
A parte de transmisión do módulo óptico OLT simétrico 10G EPON divídese principalmente en dúas partes de transmisión 1.25 e 10G, que envían sinais respectivamente cunha lonxitude de onda de 1490 e 1577 nm ao enlace descendente.Tomando como exemplo a parte de transmisión 10G, un par de sinais diferenciais 10G entra nun chip CDR (Clock Shaping), está acoplado por CA a un chip de controlador 10G e, finalmente, introdúcese de forma diferencial nun láser 10G.Dado que o cambio de temperatura terá unha gran influencia na lonxitude de onda da emisión do láser, para estabilizar a lonxitude de onda ao nivel requirido polo protocolo (o protocolo require 1575 ~ 1580 nm), a corrente de traballo do circuíto TEC debe ser axustada, polo que que a lonxitude de onda de saída pode ser ben controlada.
3. Resultados da proba e análise
Os principais indicadores de proba do módulo óptico OLT simétrico 10G EPON inclúen o tempo de configuración do receptor, a sensibilidade do receptor e o diagrama ocular de transmisión.As probas específicas son as seguintes:
(1) Recibir o tempo de configuración
No ambiente de traballo normal de potencia óptica de ráfaga de enlace ascendente de -24,0 dBm, o sinal óptico emitido pola fonte de luz de ráfaga utilízase como punto de inicio da medición e o módulo recibe e establece un sinal eléctrico completo como punto final da medición, ignorando o retardo de tempo da luz na fibra de proba. O tempo de configuración da recepción de ráfagas de 1G medido é de 76,7 ns, que cumpre o estándar internacional de <400 ns;o tempo de configuración da recepción en ráfaga de 10G é de 241,8 ns, que tamén cumpre o estándar internacional de <800 ns.
3. Resultados da proba e análise
Os principais indicadores de proba do módulo óptico OLT simétrico 10G EPON inclúen o tempo de configuración do receptor, a sensibilidade do receptor e o diagrama ocular de transmisión.As probas específicas son as seguintes:
(1) Recibir o tempo de configuración
No ambiente de traballo normal de potencia óptica de ráfaga de enlace ascendente de -24,0 dBm, o sinal óptico emitido pola fonte de luz de ráfaga utilízase como punto de inicio da medición e o módulo recibe e establece un sinal eléctrico completo como punto final da medición, ignorando o retardo de tempo da luz na fibra de proba.O tempo de configuración de recepción de ráfaga de 1G medido é de 76,7 ns, que cumpre o estándar internacional de <400 ns;o tempo de configuración da recepción en ráfaga de 10G é de 241,8 ns, que tamén cumpre o estándar internacional de <800 ns.
