Dalam sistem EPON, OLT terhubung ke beberapa ONU (unit jaringan optik) melalui POS (pembagi optik pasif).Sebagai inti EPON, modul optik OLT akan secara langsung mempengaruhi pengoperasian seluruh sistem 10G EPON.
1.Pengenalan modul optik OLT simetris 10G EPON
Modul optik OLT simetris 10G EPON menggunakan penerimaan burst uplink dan mode transmisi kontinu downlink, yang terutama digunakan untuk konversi optik / listrik dalam sistem 10G EPON.
Bagian penerima terdiri dari TIA (penguat transimpedansi), APD (Avalanche Photodiode) pada 1270/1310nm, dan dua LA (penguat pembatas) pada kecepatan 1,25 dan 10,3125 Gbit/s.
Ujung transmisi terdiri dari 10G EML (laser modulasi serapan elektro) dan DFB 1,25 Gbit / s (laser umpan balik terdistribusi), dan panjang gelombang emisinya masing-masing adalah 1577 dan 1490nm.
Sirkuit penggeraknya mencakup sirkuit APC (Kontrol Daya Optik Otomatis) digital dan sirkuit TEC (Kompensasi Suhu) untuk menjaga kestabilan panjang gelombang emisi laser 10G.Pemantauan parameter transmisi dan penerimaan diterapkan oleh komputer mikro chip tunggal sesuai dengan protokol SFF-8077iv4.5.
Karena ujung penerima modul optik OLT menggunakan penerimaan burst, waktu pengaturan penerimaan menjadi sangat penting.Jika waktu pengaturan penerimaan lama, hal ini akan sangat mempengaruhi sensitivitas, dan bahkan dapat menyebabkan penerimaan burst tidak berfungsi dengan baik.Menurut persyaratan protokol IEEE 802.3av, waktu pembentukan penerimaan burst 1,25Gbit / s harus <400 ns, dan sensitivitas penerimaan burst harus <-29,78 dBm dengan tingkat kesalahan bit 10-12;dan 10,3125 Gbit / s Waktu pengaturan penerimaan burst harus <800ns, dan sensitivitas penerimaan burst harus <-28,0 dBm dengan tingkat kesalahan bit 10-3.
Desain modul optik OLT simetris EPON 2.10G
2.1 Skema desain
Modul optik OLT simetris 10G EPON terdiri dari triplexer (modul tiga arah serat tunggal), transmisi, penerimaan, dan pemantauan.Triplexer mencakup dua laser dan detektor.Cahaya yang ditransmisikan dan cahaya yang diterima diintegrasikan ke dalam perangkat optik melalui WDM (Wavelength Division Multiplexer) untuk mencapai transmisi dua arah serat tunggal.Strukturnya ditunjukkan pada Gambar 1.
Bagian transmisi terdiri dari dua laser, yang fungsi utamanya masing-masing mengubah sinyal listrik 1G dan 10G menjadi sinyal optik, dan menjaga kestabilan daya optik dalam keadaan loop tertutup melalui rangkaian APC digital.Pada saat yang sama, komputer mikro chip tunggal mengontrol besarnya arus modulasi untuk mendapatkan rasio pemadaman yang dibutuhkan oleh sistem.Sirkuit TEC ditambahkan ke sirkuit transmisi 10G, yang sangat menstabilkan panjang gelombang keluaran laser 10G.Bagian penerima menggunakan APD untuk mengubah sinyal optik ledakan yang terdeteksi menjadi sinyal listrik, dan mengeluarkannya setelah amplifikasi dan pembentukan.Untuk memastikan sensitivitas dapat mencapai kisaran ideal, perlu diberikan tekanan tinggi yang stabil pada APD pada temperatur yang berbeda.Komputer satu chip mencapai tujuan ini dengan mengendalikan rangkaian tegangan tinggi APD.
2.2 Penerapan penerimaan burst kecepatan ganda
Bagian penerima modul optik OLT simetris 10G EPON menggunakan metode penerimaan burst.Ia perlu menerima sinyal burst dari dua kecepatan berbeda yaitu 1,25 dan 10,3125 Gbit / s, yang mengharuskan bagian penerima untuk dapat membedakan sinyal optik dari dua kecepatan berbeda ini dengan baik untuk mendapatkan sinyal listrik keluaran yang stabil.Dua skema untuk mengimplementasikan penerimaan burst kecepatan ganda pada modul optik OLT diusulkan di sini.
Karena sinyal optik input menggunakan teknologi TDMA (Time Division Multiple Access), hanya satu laju ledakan cahaya yang dapat terjadi pada saat yang bersamaan.Sinyal input dapat dipisahkan dalam domain optik melalui splitter optik 1: 2, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Atau hanya gunakan detektor berkecepatan tinggi untuk mengubah sinyal optik 1G dan 10G menjadi sinyal listrik lemah, dan kemudian memisahkan dua sinyal listrik. sinyal dengan rate berbeda melalui bandwidth TIA yang lebih besar, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.
Skema pertama yang ditunjukkan pada Gambar 2 akan membawa kerugian penyisipan tertentu ketika cahaya melewati pembagi optik 1: 2, yang harus memperkuat sinyal optik masukan, sehingga penguat optik dipasang di depan pembagi optik.Sinyal optik yang dipisahkan kemudian diubah secara optik/listrik oleh detektor dengan kecepatan berbeda, dan akhirnya diperoleh dua jenis keluaran sinyal listrik yang stabil.Kerugian terbesar dari solusi ini adalah penggunaan penguat optik dan pembagi optik 1: 2, dan diperlukan dua detektor untuk mengubah sinyal optik, yang meningkatkan kompleksitas implementasi dan meningkatkan biaya.
Dalam skema kedua yang ditunjukkan pada Gambar.3, sinyal optik masukan hanya perlu melewati detektor dan TIA untuk mencapai pemisahan dalam domain listrik.Inti dari solusi ini terletak pada pemilihan TIA, yang mengharuskan TIA memiliki bandwidth 1 ~ 10Gbit / s, dan pada saat yang sama TIA memiliki respons cepat dalam bandwidth tersebut.Hanya melalui parameter TIA saat ini dapat diperoleh nilai respon dengan cepat, sensitivitas penerimaan dapat dijamin dengan baik.Solusi ini sangat mengurangi kompleksitas implementasi dan menjaga biaya tetap terkendali.Dalam desain sebenarnya, kami biasanya memilih skema kedua untuk mencapai penerimaan burst kecepatan ganda.
2.3 Desain rangkaian perangkat keras di sisi penerima
Gambar 4 adalah rangkaian perangkat keras dari bagian penerima ledakan.Ketika ada input optik yang meledak, APD mengubah sinyal optik menjadi sinyal listrik lemah dan mengirimkannya ke TIA.Sinyal tersebut diperkuat oleh TIA menjadi sinyal listrik 10G atau 1G.Sinyal listrik 10G dimasukkan ke 10G LA melalui kopling positif TIA, dan sinyal listrik 1G dimasukkan ke 1G LA melalui kopling negatif TIA.Kapasitor C2 dan C3 adalah kapasitor kopling yang digunakan untuk mencapai keluaran berpasangan AC 10G dan 1G.Metode AC-couped dipilih karena lebih sederhana dibandingkan metode DC-couped.
Namun, kopling AC memiliki muatan dan pengosongan kapasitor, dan kecepatan respons terhadap sinyal dipengaruhi oleh konstanta waktu pengisian dan pengosongan, yaitu, sinyal tidak dapat ditanggapi tepat waktu.Fitur ini pasti akan kehilangan sejumlah waktu penyelesaian penerimaan, jadi penting untuk memilih seberapa besar kapasitor kopling AC.Jika kapasitor kopling yang lebih kecil dipilih, waktu penyelesaian dapat dipersingkat, dan sinyal yang dikirimkan oleh ONU di setiap slot waktu dapat diterima sepenuhnya tanpa mempengaruhi efek penerimaan karena waktu penyelesaian penerimaan terlalu lama dan kedatangan waktu berikutnya celah.
Namun, kapasitansi yang terlalu kecil akan mempengaruhi efek kopling dan sangat mengurangi stabilitas penerimaan.Kapasitansi yang lebih besar dapat mengurangi jitter sistem dan meningkatkan sensitivitas pihak penerima.Oleh karena itu, untuk memperhitungkan waktu penyelesaian penerimaan dan sensitivitas penerimaan, kapasitor kopling C2 dan C3 yang sesuai perlu dipilih.Selain itu, untuk menjamin stabilitas sinyal listrik masukan, kapasitor kopling dan resistor yang cocok dengan resistansi 50Ω dihubungkan ke terminal negatif LA.
Rangkaian LVPECL (Logika Kopling Emitor Positif Tegangan Rendah) terdiri dari resistor R4 dan R5 (R6 dan R7) dan sumber tegangan 2,0 V DC melalui keluaran sinyal diferensial sebesar 10G (1G) LA.sinyal listrik.
2.4 Bagian peluncuran
Bagian transmisi modul optik OLT simetris 10G EPON terutama dibagi menjadi dua bagian transmisi 1,25 dan 10G, yang masing-masing mengirimkan sinyal dengan panjang gelombang 1490 dan 1577 nm ke downlink.Mengambil bagian transmisi 10G sebagai contoh, sepasang sinyal diferensial 10G memasuki chip CDR (Clock Shaping), digabungkan secara AC ke chip driver 10G, dan akhirnya dimasukkan secara berbeda ke dalam laser 10G.Karena perubahan suhu akan berdampak besar pada panjang gelombang emisi laser, untuk menstabilkan panjang gelombang ke tingkat yang disyaratkan oleh protokol (protokol memerlukan 1575 ~ 1580nm), arus kerja rangkaian TEC perlu disesuaikan, jadi Sehingga panjang gelombang keluaran dapat dikontrol dengan baik.
3. Hasil pengujian dan analisis
Indikator pengujian utama modul optik OLT simetris 10G EPON mencakup waktu pengaturan penerima, sensitivitas penerima, dan diagram mata transmisi.Tes spesifiknya adalah sebagai berikut:
(1) Terima waktu pengaturan
Di bawah lingkungan kerja normal daya optik semburan uplink sebesar -24,0 dBm, sinyal optik yang dipancarkan oleh sumber cahaya semburan digunakan sebagai titik awal pengukuran, dan modul menerima dan menetapkan sinyal listrik lengkap sebagai titik akhir pengukuran, mengabaikan waktu tunda cahaya dalam serat uji. Waktu pengaturan penerimaan burst 1G yang diukur adalah 76,7 ns, yang memenuhi standar internasional <400 ns;waktu pengaturan penerimaan burst 10G adalah 241,8 ns, yang juga memenuhi standar internasional <800 ns.
3. Hasil pengujian dan analisis
Indikator pengujian utama modul optik OLT simetris 10G EPON mencakup waktu pengaturan penerima, sensitivitas penerima, dan diagram mata transmisi.Tes spesifiknya adalah sebagai berikut:
(1) Terima waktu pengaturan
Di bawah lingkungan kerja normal daya optik semburan uplink sebesar -24,0 dBm, sinyal optik yang dipancarkan oleh sumber cahaya semburan digunakan sebagai titik awal pengukuran, dan modul menerima dan menetapkan sinyal listrik lengkap sebagai titik akhir pengukuran, mengabaikan waktu tunda cahaya pada serat uji.Waktu pengaturan penerimaan burst 1G yang diukur adalah 76,7 ns, yang memenuhi standar internasional <400 ns;waktu pengaturan penerimaan burst 10G adalah 241,8 ns, yang juga memenuhi standar internasional <800 ns.
