Az EPON rendszerben az OLT több ONU-hoz (optikai hálózati egységhez) csatlakozik egy POS-on (passzív optikai elosztón) keresztül.Az EPON magjaként az OLT optikai modulok közvetlenül befolyásolják a teljes 10G EPON rendszer működését.
1. A 10G EPON szimmetrikus OLT optikai modul bemutatása
A 10G EPON szimmetrikus OLT optikai modul uplink burst vételi és lefelé irányuló folyamatos átviteli módokat használ, amelyeket főleg optikai/elektromos konverzióra használnak a 10G EPON rendszerekben.
A vevő rész egy TIA-ból (transzimpedancia-erősítő), egy 1270 / 1310 nm-es APD-ből (lavina fotodiódából) és két LA-ból (korlátozó erősítő) áll 1,25 és 10,3125 Gbit / s sebességgel.
Az adóvég egy 10G-os EML-ből (elektro-abszorpciós modulációs lézer) és egy 1,25 Gbit/s-os DFB-ből (elosztott visszacsatolású lézer) áll, emissziós hullámhossza pedig 1577, illetve 1490 nm.
A meghajtó áramkör tartalmaz egy digitális APC (Automatic Optical Power Control) áramkört és egy TEC (Temperature Compensation) áramkört a stabil 10G lézeremissziós hullámhossz fenntartására.Az átviteli és vételi paraméterek figyelését az egylapkás mikroszámítógép valósítja meg az SFF-8077iv4.5 protokoll szerint.
Mivel az OLT optikai modul vételi vége sorozatfelvételt használ, a vétel beállítási ideje különösen fontos.Ha a vételi beállítási idő hosszú, az nagymértékben befolyásolja az érzékenységet, és akár a sorozatos vétel nem megfelelő működését is okozhatja.Az IEEE 802.3av protokoll követelményei szerint az 1,25 Gbit/s-os sorozatfelvétel vételi idejének <400 ns-nak, a sorozatfelvétel vételi érzékenységének pedig <-29,78 dBm-nek kell lennie, 10-12 bithibaarány mellett;és 10,3125 Gbit / s A sorozatos vétel beállítási idejének <800 ns-nak, a sorozatos vételi érzékenységnek pedig <-28,0 dBm-nek kell lennie, 10-3 bithibaaránnyal.
2.10G EPON szimmetrikus OLT optikai modul kivitel
2.1 Tervezési séma
A 10G EPON szimmetrikus OLT optikai modul egy triplexerből (egyszálas háromutas modulból) áll, amely továbbítja, fogadja és figyeli.A triplexer két lézert és egy detektort tartalmaz.Az áteresztett fény és a vett fény a WDM-en (Wavelength Division Multiplexer) keresztül integrálódik az optikai eszközbe az egyszálas kétirányú átvitel érdekében.Szerkezete az 1. ábrán látható.
Az átviteli rész két lézerből áll, amelyek fő funkciója az 1G és 10G elektromos jelek optikai jelekké alakítása, valamint az optikai teljesítmény stabilitás fenntartása zárt hurkú állapotban egy digitális APC áramkörön keresztül.Ugyanakkor az egychipes mikroszámítógép szabályozza a modulációs áram nagyságát, hogy elérje a rendszer által igényelt kioltási arányt.A TEC áramkör hozzáadódik a 10G adó áramkörhöz, ami nagymértékben stabilizálja a 10G lézer kimeneti hullámhosszát.A vevő rész az APD segítségével alakítja át az észlelt burst optikai jelet elektromos jellé, és erősítést és alakítást követően adja ki azt.Annak érdekében, hogy az érzékenység elérje az ideális tartományt, stabilan magas nyomást kell biztosítani az APD számára különböző hőmérsékleteken.Az egychipes számítógép ezt a célt az APD nagyfeszültségű áramkör vezérlésével éri el.
2.2 Kettős sebességű burst vétel megvalósítása
A 10G EPON szimmetrikus OLT optikai modul vevő része burst vételi módszert használ.Két különböző, 1,25 és 10,3125 Gbit/s sebességű burst jelet kell fogadnia, ami megköveteli, hogy a vevő rész jól meg tudja különböztetni e két különböző sebességű optikai jeleket, hogy stabil kimenő elektromos jeleket kapjon.Itt két sémát javasolunk az OLT optikai modulok kétsebességű burst vételének megvalósítására.
Mivel a bemeneti optikai jel TDMA (Time Division Multiple Access) technológiát használ, egyidejűleg csak egy sebességű sorozatfény létezhet.A bemeneti jel az optikai tartományban szétválasztható egy 1:2 arányú optikai elosztóval, mint amilyen a 2. ábrán látható. Vagy használjon csak nagy sebességű detektort az 1G és 10G optikai jelek gyenge elektromos jelekké alakításához, majd válasszon szét két elektromos jelet. különböző sebességű jeleket nagyobb sávszélességű TIA-n keresztül, amint az a 3. ábrán látható.
A 2. ábrán látható első séma bizonyos beillesztési veszteséget hoz, amikor a fény áthalad az 1:2 optikai osztón, aminek fel kell erősítenie a bemeneti optikai jelet, ezért az optikai elosztó elé egy optikai erősítőt kell felszerelni.A szétválasztott optikai jeleket ezután különböző sebességű detektorokkal optikai/elektromos átalakításnak vetik alá, és végül kétféle stabil elektromos jelkimenetet kapunk.Ennek a megoldásnak a legnagyobb hátránya, hogy optikai erősítőt és 1:2-es optikai osztót használnak, az optikai jel átalakításához két detektor szükséges, ami növeli a megvalósítás bonyolultságát és növeli a költségeket.
ábrán látható második sémában.A 3. ábrán a bemeneti optikai jelnek csak egy detektoron és egy TIA-n kell áthaladnia ahhoz, hogy az elektromos tartományban elkülönüljön.Ennek a megoldásnak a lényege a TIA kiválasztásában rejlik, amely megköveteli, hogy a TIA 1 ~ 10 Gbit/s sávszélességgel rendelkezzen, ugyanakkor a TIA ezen a sávszélességen belül gyors reagálással rendelkezik.Csak a TIA aktuális paraméterével lehet gyorsan megkapni a válaszértéket, a vételi érzékenység jól garantálható.Ez a megoldás nagymértékben csökkenti a megvalósítás bonyolultságát és kordában tartja a költségeket.A tényleges tervezésben általában a második sémát választjuk a kettős sebességű sorozatfelvételek vételéhez.
2.3 A hardver áramkör kialakítása a vevő oldalon
A 4. ábra a burst vevőrész hardver áramkörét mutatja.Burst optikai bemenet esetén az APD az optikai jelet gyenge elektromos jellé alakítja, és elküldi a TIA-nak.A jelet a TIA 10G vagy 1G elektromos jellé erősíti.A 10G elektromos jel a 10G LA-hoz a TIA pozitív csatolásán keresztül, az 1G elektromos jel pedig a TIA negatív csatolásán keresztül jut be az 1G LA-ba.A C2 és C3 kondenzátorok 10G és 1G AC-csatolt kimenet elérésére használt csatoló kondenzátorok.Az AC-csatolásos módszert azért választottuk, mert egyszerűbb, mint a DC-csatolt módszer.
Az AC csatolás azonban rendelkezik a kondenzátor töltésével és kisülésével, a jelre adott válaszsebességet pedig a töltési és kisütési időállandó befolyásolja, vagyis a jelre nem lehet időben reagálni.Ez a funkció bizonyos mennyiségű vételi beállítási időt veszít, ezért fontos megválasztani, hogy mekkora legyen az AC csatolókondenzátor.Ha kisebb csatolókondenzátort választunk, a beállási idő lerövidíthető, és az egyes időrésekben az ONU által kibocsátott jel teljes mértékben vehető anélkül, hogy ez befolyásolná a vételi hatást, mivel a vételi beállítási idő túl hosszú és a következő időpont megérkezése rés.
A túl kicsi kapacitás azonban befolyásolja a csatolási hatást, és nagymértékben csökkenti a vétel stabilitását.A nagyobb kapacitás csökkentheti a rendszer jitterét és javíthatja a vevőoldal érzékenységét.Ezért a vételi beállítási idő és a vételi érzékenység figyelembevétele érdekében ki kell választani a megfelelő C2 és C3 csatolókondenzátorokat.Ezenkívül a bemeneti elektromos jel stabilitásának biztosítása érdekében egy csatolókondenzátort és egy 50Ω ellenállású illesztő ellenállást csatlakoztatnak az LA negatív kapcsára.
LVPECL (Low Voltage Positive Emitter Coupling Logic) áramkör, amely R4 és R5 (R6 és R7) ellenállásokból és egy 2,0 V DC feszültségforrásból áll a 10G (1G) LA differenciáljel kimenetén keresztül.elektromos jel.
2.4 Indítási szakasz
A 10G EPON szimmetrikus OLT optikai modul adó része főleg két 1,25 és 10G átviteli részre oszlik, amelyek 1490, illetve 1577 nm hullámhosszú jeleket küldenek a downlink felé.Példaként a 10G átviteli részt vesszük, egy pár 10G differenciáljel belép egy CDR (Clock Shaping) chipbe, AC-csatolják egy 10G-s meghajtó chiphez, végül pedig differenciálisan egy 10G-s lézerbe.Mivel a hőmérséklet változás nagy hatással lesz a lézer emissziós hullámhosszára, a hullámhossznak a protokoll által megkövetelt szintre való stabilizálása érdekében (a protokollhoz 1575 ~ 1580 nm szükséges), a TEC áramkör üzemi áramát be kell állítani, így hogy a kimeneti hullámhossz jól szabályozható.
3. Vizsgálati eredmények és elemzés
A 10G EPON szimmetrikus OLT optikai modul fő tesztmutatói közé tartozik a vevő beállítási ideje, a vevő érzékenysége és az átviteli szem diagramja.A konkrét tesztek a következők:
(1) Fogadási beállítási idő
Normál munkakörnyezetben, -24,0 dBm-es uplink burst optikai teljesítmény mellett a sorozatos fényforrás által kibocsátott optikai jelet használják a mérés kezdőpontjaként, és a modul a mérés végpontjaként egy teljes elektromos jelet vesz és hoz létre, figyelmen kívül hagyva a fény késleltetése a tesztszálban. A mért 1G sorozatú vételi beállítási idő 76,7 ns, ami megfelel a <400 ns-os nemzetközi szabványnak;a 10G burst vétel beállítási ideje 241,8 ns, ami szintén megfelel a <800 ns nemzetközi szabványnak.
3. Vizsgálati eredmények és elemzés
A 10G EPON szimmetrikus OLT optikai modul fő tesztmutatói közé tartozik a vevő beállítási ideje, a vevő érzékenysége és az átviteli szem diagramja.A konkrét tesztek a következők:
(1) Fogadási beállítási idő
Normál munkakörnyezetben, -24,0 dBm-es uplink burst optikai teljesítmény mellett a sorozatos fényforrás által kibocsátott optikai jelet használják a mérés kezdőpontjaként, és a modul a mérés végpontjaként egy teljes elektromos jelet vesz és hoz létre, figyelmen kívül hagyva a a fény késleltetése a tesztszálban.A mért 1G sorozatú vételi beállítási idő 76,7 ns, ami megfelel a <400 ns-os nemzetközi szabványnak;a 10G burst vétel beállítási ideje 241,8 ns, ami szintén megfelel a <800 ns nemzetközi szabványnak.
