EPON સિસ્ટમમાં, OLT એ POS (નિષ્ક્રિય ઓપ્ટિકલ સ્પ્લિટર) દ્વારા બહુવિધ ONU (ઓપ્ટિકલ નેટવર્ક એકમો) સાથે જોડાયેલ છે.EPON ના મુખ્ય ભાગ તરીકે, OLT ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલ્સ સમગ્ર 10G EPON સિસ્ટમના સંચાલનને સીધી અસર કરશે.
1. 10G EPON સપ્રમાણ OLT ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલનો પરિચય
10G EPON સપ્રમાણ OLT ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલ અપલિંક બર્સ્ટ રિસેપ્શન અને ડાઉનલિંક સતત ટ્રાન્સમિશન મોડ્સનો ઉપયોગ કરે છે, જેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે 10G EPON સિસ્ટમ્સમાં ઓપ્ટિકલ/ઇલેક્ટ્રિકલ કન્વર્ઝન માટે થાય છે.
પ્રાપ્ત ભાગમાં TIA (ટ્રાન્સિમ્પેડન્સ એમ્પ્લીફાયર), 1270/1310nm પર એક APD (અવલાન્ચ ફોટોડિયોડ) અને 1.25 અને 10.3125 Gbit/s દરે બે LA (મર્યાદિત એમ્પ્લીફાયર)નો સમાવેશ થાય છે.
ટ્રાન્સમિટિંગ એન્ડ 10G EML (ઇલેક્ટ્રો-એબ્સોર્પ્શન મોડ્યુલેશન લેસર) અને 1.25 Gbit/s DFB (ડિસ્ટ્રિબ્યુટેડ ફીડબેક લેસર) થી બનેલો છે અને તેની ઉત્સર્જન તરંગલંબાઇ અનુક્રમે 1577 અને 1490nm છે.
ડ્રાઇવિંગ સર્કિટમાં સ્થિર 10G લેસર ઉત્સર્જન તરંગલંબાઇ જાળવવા માટે ડિજિટલ APC (ઓટોમેટિક ઓપ્ટિકલ પાવર કંટ્રોલ) સર્કિટ અને TEC (ટેમ્પરેચર કમ્પેન્સેશન) સર્કિટનો સમાવેશ થાય છે.ટ્રાન્સમિટિંગ અને રિસિવિંગ પેરામીટર મોનિટરિંગ SFF-8077iv4.5 પ્રોટોકોલ અનુસાર સિંગલ ચિપ માઇક્રોકોમ્પ્યુટર દ્વારા લાગુ કરવામાં આવે છે.
કારણ કે OLT ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલનો રીસીવિંગ એન્ડ બર્સ્ટ રિસેપ્શનનો ઉપયોગ કરે છે, રિસેપ્શન સેટઅપ સમય ખાસ કરીને મહત્વપૂર્ણ છે.જો રિસેપ્શન સ્થાયી થવાનો સમય લાંબો હોય, તો તે સંવેદનશીલતાને ખૂબ અસર કરશે, અને તે બર્સ્ટ રિસેપ્શનને યોગ્ય રીતે કામ ન કરવાનું કારણ પણ બની શકે છે.IEEE 802.3av પ્રોટોકોલની જરૂરિયાતો અનુસાર, 1.25Gbit/s બર્સ્ટ રિસેપ્શનની સ્થાપનાનો સમય <400 ns હોવો જોઈએ, અને 10-12 ના બીટ એરર રેટ સાથે બર્સ્ટ રિસેપ્શનની સંવેદનશીલતા <-29.78 dBm હોવી જોઈએ;અને 10.3125 Gbit/s બર્સ્ટ રિસેપ્શન સેટઅપ સમય <800ns હોવો જોઈએ, અને બર્સ્ટ રિસેપ્શન સેન્સિટિવિટી 10-3 ના બીટ એરર રેટ સાથે <-28.0 dBm હોવી જોઈએ.
2.10G EPON સપ્રમાણ OLT ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલ ડિઝાઇન
2.1 ડિઝાઇન યોજના
10G EPON સપ્રમાણ OLT ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલ ટ્રિપ્લેક્સર (સિંગલ-ફાઇબર થ્રી-વે મોડ્યુલ), ટ્રાન્સમિટિંગ, રિસિવિંગ અને મોનિટરિંગથી બનેલું છે.ટ્રિપ્લેક્સરમાં બે લેસર અને એક ડિટેક્ટરનો સમાવેશ થાય છે.પ્રસારિત પ્રકાશ અને પ્રાપ્ત પ્રકાશને WDM (તરંગલંબાઇ વિભાગ મલ્ટિપ્લેક્સર) દ્વારા ઓપ્ટિકલ ઉપકરણમાં એકીકૃત કરવામાં આવે છે જેથી સિંગલ-ફાઇબર બાયડાયરેક્શનલ ટ્રાન્સમિશન પ્રાપ્ત થાય.તેની રચના આકૃતિ 1 માં બતાવવામાં આવી છે.
ટ્રાન્સમિટિંગ ભાગમાં બે લેસરોનો સમાવેશ થાય છે, જેનું મુખ્ય કાર્ય અનુક્રમે 1G અને 10G વિદ્યુત સંકેતોને ઓપ્ટિકલ સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરવાનું અને ડિજિટલ APC સર્કિટ દ્વારા બંધ લૂપ સ્થિતિમાં ઓપ્ટિકલ પાવર સ્થિરતા જાળવવાનું છે.તે જ સમયે, સિંગલ-ચિપ માઇક્રોકોમ્પ્યુટર સિસ્ટમ દ્વારા જરૂરી લુપ્તતા ગુણોત્તર મેળવવા માટે મોડ્યુલેશન વર્તમાનની તીવ્રતાને નિયંત્રિત કરે છે.TEC સર્કિટ 10G ટ્રાન્સમિટિંગ સર્કિટમાં ઉમેરવામાં આવે છે, જે 10G લેસરની આઉટપુટ તરંગલંબાઇને મોટા પ્રમાણમાં સ્થિર કરે છે.પ્રાપ્ત થયેલ ભાગ APD નો ઉપયોગ કરીને શોધાયેલ બર્સ્ટ ઓપ્ટિકલ સિગ્નલને ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરે છે, અને એમ્પ્લીફિકેશન અને શેપિંગ પછી તેને આઉટપુટ કરે છે.સંવેદનશીલતા આદર્શ શ્રેણી સુધી પહોંચી શકે તેની ખાતરી કરવા માટે, વિવિધ તાપમાને APD ને સ્થિર ઉચ્ચ દબાણ પ્રદાન કરવું જરૂરી છે.એક-ચિપ કમ્પ્યુટર APD ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ સર્કિટને નિયંત્રિત કરીને આ લક્ષ્ય પ્રાપ્ત કરે છે.
2.2 ડ્યુઅલ-રેટ બર્સ્ટ રિસેપ્શનનો અમલ
10G EPON સપ્રમાણ OLT ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલનો પ્રાપ્ત ભાગ બર્સ્ટ રીસીવિંગ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરે છે.તેને 1.25 અને 10.3125 Gbit/s ના બે અલગ-અલગ દરોના વિસ્ફોટ સંકેતો પ્રાપ્ત કરવાની જરૂર છે, જેના માટે સ્થિર આઉટપુટ વિદ્યુત સંકેતો મેળવવા માટે પ્રાપ્ત કરનાર ભાગને આ બે અલગ-અલગ દરોના ઓપ્ટિકલ સિગ્નલોને સારી રીતે ઓળખવામાં સક્ષમ હોવા જરૂરી છે.OLT ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલોના ડ્યુઅલ-રેટ બર્સ્ટ રિસેપ્શનને અમલમાં મૂકવા માટેની બે યોજનાઓ અહીં પ્રસ્તાવિત છે.
કારણ કે ઇનપુટ ઓપ્ટિકલ સિગ્નલ TDMA (ટાઈમ ડિવિઝન મલ્ટીપલ એક્સેસ) ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ કરે છે, તે જ સમયે માત્ર એક જ બર્સ્ટ લાઇટનો દર અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે.ઇનપુટ સિગ્નલને ઓપ્ટિકલ ડોમેનમાં 1:2 ઓપ્ટિકલ સ્પ્લિટર દ્વારા અલગ કરી શકાય છે, જેમ કે આકૃતિ 2 માં બતાવેલ છે. અથવા 1G અને 10G ઓપ્ટિકલ સિગ્નલોને નબળા ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે માત્ર હાઇ-સ્પીડ ડિટેક્ટરનો ઉપયોગ કરો, અને પછી બે ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલોને અલગ કરો. મોટી બેન્ડવિડ્થ TIA દ્વારા વિવિધ દરો સાથે સંકેતો, આકૃતિ 3 માં બતાવ્યા પ્રમાણે.
આકૃતિ 2 માં દર્શાવેલ પ્રથમ યોજના 1:2 ઓપ્ટિકલ સ્પ્લિટરમાંથી જ્યારે પ્રકાશ પસાર કરે છે ત્યારે ચોક્કસ નિવેશ નુકશાન લાવશે, જે ઇનપુટ ઓપ્ટિકલ સિગ્નલને વિસ્તૃત કરે છે, તેથી ઓપ્ટિકલ સ્પ્લિટરની સામે એક ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર સ્થાપિત થયેલ છે.વિભાજિત ઓપ્ટિકલ સિગ્નલો પછી અલગ-અલગ દરોના ડિટેક્ટર્સ દ્વારા ઓપ્ટિકલ/ઈલેક્ટ્રિકલ કન્વર્ઝન કરવામાં આવે છે અને અંતે બે પ્રકારના સ્થિર ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલ આઉટપુટ મેળવવામાં આવે છે.આ સોલ્યુશનનો સૌથી મોટો ગેરલાભ એ છે કે ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર અને 1:2 ઓપ્ટિકલ સ્પ્લિટરનો ઉપયોગ થાય છે, અને ઓપ્ટિકલ સિગ્નલને કન્વર્ટ કરવા માટે બે ડિટેક્ટરની જરૂર પડે છે, જે અમલીકરણની જટિલતા વધારે છે અને ખર્ચમાં વધારો કરે છે.
FIG માં બતાવેલ બીજી યોજનામાં.3, ઇલેક્ટ્રિક ડોમેનમાં વિભાજન હાંસલ કરવા માટે ઇનપુટ ઓપ્ટિકલ સિગ્નલને માત્ર ડિટેક્ટર અને TIAમાંથી પસાર થવાની જરૂર છે.આ સોલ્યુશનનો મુખ્ય ભાગ TIA ની પસંદગીમાં રહેલો છે, જેના માટે TIA પાસે 1 ~ 10Gbit/s ની બેન્ડવિડ્થ હોવી જરૂરી છે, અને તે જ સમયે TIA આ બેન્ડવિડ્થની અંદર ઝડપી પ્રતિસાદ ધરાવે છે.માત્ર TIA ના વર્તમાન પરિમાણ દ્વારા જ પ્રતિભાવ મૂલ્ય ઝડપથી મેળવી શકાય છે, પ્રાપ્ત સંવેદનશીલતા સારી રીતે ખાતરી આપી શકાય છે.આ ઉકેલ અમલીકરણની જટિલતાને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે અને ખર્ચને નિયંત્રણમાં રાખે છે.વાસ્તવિક ડિઝાઇનમાં, અમે સામાન્ય રીતે ડ્યુઅલ-રેટ બર્સ્ટ રિસેપ્શન પ્રાપ્ત કરવા માટે બીજી સ્કીમ પસંદ કરીએ છીએ.
2.3 પ્રાપ્તિના અંતે હાર્ડવેર સર્કિટની ડિઝાઇન
ફિગ. 4 એ વિસ્ફોટ પ્રાપ્ત ભાગનું હાર્ડવેર સર્કિટ છે.જ્યારે બર્સ્ટ ઓપ્ટિકલ ઇનપુટ હોય છે, ત્યારે APD ઓપ્ટિકલ સિગ્નલને નબળા વિદ્યુત સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરે છે અને TIAને મોકલે છે.TIA દ્વારા સિગ્નલને 10G અથવા 1G ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલમાં વિસ્તૃત કરવામાં આવે છે.10G ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલ TIA ના પોઝિટિવ કપલિંગ દ્વારા 10G LA માં ઇનપુટ થાય છે, અને 1G ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલ TIA ના નકારાત્મક જોડાણ દ્વારા 1G LA માં ઇનપુટ થાય છે.કેપેસિટર્સ C2 અને C3 એ કપલિંગ કેપેસિટર્સ છે જેનો ઉપયોગ 10G અને 1G AC-કપ્લ્ડ આઉટપુટ મેળવવા માટે થાય છે.AC-જોડાયેલ પદ્ધતિ પસંદ કરવામાં આવી હતી કારણ કે તે DC-જોડાયેલ પદ્ધતિ કરતાં સરળ છે.
જો કે, AC કપલિંગમાં કેપેસિટરનો ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ હોય છે, અને સિગ્નલની પ્રતિભાવ ગતિ ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ સમયના સ્થિરતા દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે, એટલે કે, સિગ્નલને સમયસર પ્રતિસાદ આપી શકાતો નથી.આ સુવિધા રિસેપ્શન સેટિંગ સમયની ચોક્કસ રકમ ગુમાવવા માટે બંધાયેલ છે, તેથી એસી કપલિંગ કેપેસિટર કેટલું મોટું છે તે પસંદ કરવું મહત્વપૂર્ણ છે.જો એક નાનું કપલિંગ કેપેસિટર પસંદ કરવામાં આવ્યું હોય, તો સેટલિંગનો સમય ટૂંકો કરી શકાય છે, અને દરેક ટાઈમ સ્લોટમાં ONU દ્વારા પ્રસારિત થતા સિગ્નલને રિસેપ્શન અસરને અસર કર્યા વિના સંપૂર્ણપણે પ્રાપ્ત થઈ શકે છે કારણ કે રિસેપ્શન સેટલિંગનો સમય ઘણો લાંબો છે અને આગલી વખતના આગમનની સંભાવના છે. સ્લોટ
જો કે, ખૂબ નાની કેપેસીટન્સ કપ્લીંગ અસરને અસર કરશે અને રિસેપ્શનની સ્થિરતાને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે.મોટી કેપેસીટન્સ સિસ્ટમના ડરને ઘટાડી શકે છે અને પ્રાપ્ત અંતની સંવેદનશીલતામાં સુધારો કરી શકે છે.તેથી, રિસેપ્શન સેટલિંગ સમય અને રિસેપ્શનની સંવેદનશીલતાને ધ્યાનમાં લેવા માટે, યોગ્ય કપલિંગ કેપેસિટર્સ C2 અને C3 પસંદ કરવાની જરૂર છે.વધુમાં, ઇનપુટ ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલની સ્થિરતાને સુનિશ્ચિત કરવા માટે, 50Ω ના પ્રતિકાર સાથે એક કપલિંગ કેપેસિટર અને મેચિંગ રેઝિસ્ટર LA ના નકારાત્મક ટર્મિનલ સાથે જોડાયેલા છે.
LVPECL (લો વોલ્ટેજ પોઝિટિવ એમિટર કપ્લીંગ લોજિક) રેઝિસ્ટર R4 અને R5 (R6 અને R7) અને 10G (1G) LA દ્વારા વિભેદક સિગ્નલ આઉટપુટ દ્વારા 2.0 V DC વોલ્ટેજ સ્ત્રોતથી બનેલું સર્કિટ.ઇલેક્ટ્રિક સિગ્નલ.
2.4 લોંચ વિભાગ
10G EPON સપ્રમાણ OLT ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલનો ટ્રાન્સમિટિંગ ભાગ મુખ્યત્વે 1.25 અને 10G ટ્રાન્સમિટિંગના બે ભાગમાં વહેંચાયેલો છે, જે અનુક્રમે ડાઉનલિંક પર 1490 અને 1577 nm ની તરંગલંબાઇ સાથે સંકેતો મોકલે છે.ઉદાહરણ તરીકે 10G ટ્રાન્સમિટિંગ ભાગને લઈએ, 10G ડિફરન્સિયલ સિગ્નલની જોડી CDR (ક્લોક શેપિંગ) ચિપમાં પ્રવેશે છે, 10G ડ્રાઇવર ચિપ સાથે AC-કપ્લ્ડ છે અને અંતે 10G લેસરમાં અલગ રીતે ઇનપુટ થાય છે.કારણ કે તાપમાનમાં ફેરફારનો લેસર ઉત્સર્જન તરંગલંબાઇ પર મોટો પ્રભાવ પડશે, પ્રોટોકોલ (પ્રોટોકોલને 1575 ~ 1580nm) દ્વારા જરૂરી સ્તરે તરંગલંબાઇને સ્થિર કરવા માટે, TEC સર્કિટના કાર્યકારી પ્રવાહને સમાયોજિત કરવાની જરૂર છે, તેથી કે આઉટપુટ તરંગલંબાઇ સારી રીતે નિયંત્રિત કરી શકાય છે.
3. પરીક્ષણ પરિણામો અને વિશ્લેષણ
10G EPON સપ્રમાણ OLT ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલના મુખ્ય પરીક્ષણ સૂચકાંકોમાં રીસીવર સેટઅપ સમય, રીસીવરની સંવેદનશીલતા અને ટ્રાન્સમિટ આઇ ડાયાગ્રામનો સમાવેશ થાય છે.વિશિષ્ટ પરીક્ષણો નીચે મુજબ છે:
(1) સેટઅપ સમય મેળવો
-24.0 dBm ની અપલિંક બર્સ્ટ ઓપ્ટિકલ પાવરના સામાન્ય કાર્યકારી વાતાવરણ હેઠળ, બર્સ્ટ લાઇટ સ્ત્રોત દ્વારા ઉત્સર્જિત ઓપ્ટિકલ સિગ્નલનો ઉપયોગ માપન પ્રારંભિક બિંદુ તરીકે થાય છે, અને મોડ્યુલ માપન અંતિમ બિંદુ તરીકે સંપૂર્ણ વિદ્યુત સંકેત મેળવે છે અને સ્થાપિત કરે છે, તેને અવગણીને. ટેસ્ટ ફાઇબરમાં પ્રકાશનો સમય વિલંબ. માપવામાં આવેલ 1G બર્સ્ટ રિસેપ્શન સેટઅપ સમય 76.7 ns છે, જે <400 ns ના આંતરરાષ્ટ્રીય ધોરણને પૂર્ણ કરે છે;10G બર્સ્ટ રિસેપ્શન સેટઅપ સમય 241.8 ns છે, જે <800 ns ના આંતરરાષ્ટ્રીય ધોરણને પણ પૂર્ણ કરે છે.
3. પરીક્ષણ પરિણામો અને વિશ્લેષણ
10G EPON સપ્રમાણ OLT ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલના મુખ્ય પરીક્ષણ સૂચકાંકોમાં રીસીવર સેટઅપ સમય, રીસીવરની સંવેદનશીલતા અને ટ્રાન્સમિટ આઇ ડાયાગ્રામનો સમાવેશ થાય છે.વિશિષ્ટ પરીક્ષણો નીચે મુજબ છે:
(1) સેટઅપ સમય મેળવો
-24.0 dBm ની અપલિંક બર્સ્ટ ઓપ્ટિકલ પાવરના સામાન્ય કાર્યકારી વાતાવરણ હેઠળ, બર્સ્ટ લાઇટ સ્ત્રોત દ્વારા ઉત્સર્જિત ઓપ્ટિકલ સિગ્નલનો ઉપયોગ માપન પ્રારંભિક બિંદુ તરીકે થાય છે, અને મોડ્યુલ માપન અંતિમ બિંદુ તરીકે સંપૂર્ણ વિદ્યુત સંકેત મેળવે છે અને સ્થાપિત કરે છે, તેને અવગણીને. પરીક્ષણ ફાઇબરમાં પ્રકાશનો સમય વિલંબ.માપવામાં આવેલ 1G બર્સ્ટ રિસેપ્શન સેટઅપ સમય 76.7 ns છે, જે <400 ns ના આંતરરાષ્ટ્રીય ધોરણને પૂર્ણ કરે છે;10G બર્સ્ટ રિસેપ્શન સેટઅપ સમય 241.8 ns છે, જે <800 ns ના આંતરરાષ્ટ્રીય ધોરણને પણ પૂર્ણ કરે છે.
