Nel sistema EPON, l'OLT è collegato a più ONU (unità di rete ottica) tramite un POS (splitter ottico passivo).Essendo il nucleo di EPON, i moduli ottici OLT influenzeranno direttamente il funzionamento dell'intero sistema EPON 10G.
1.Introduzione al modulo ottico OLT simmetrico 10G EPON
Il modulo ottico OLT simmetrico 10G EPON utilizza le modalità di ricezione burst uplink e trasmissione continua downlink, che vengono utilizzate principalmente per la conversione ottica/elettrica nei sistemi EPON 10G.
La parte ricevente è composta da un TIA (amplificatore a transimpedenza), un APD (fotodiodo da valanga) a 1270/1310 nm e due LA (amplificatori limitatori) a velocità di 1,25 e 10,3125 Gbit/s.
L'estremità trasmittente è composta da un EML 10G (laser di modulazione di elettroassorbimento) e un DFB da 1,25 Gbit/s (laser a feedback distribuito) e le sue lunghezze d'onda di emissione sono rispettivamente 1577 e 1490 nm.
Il circuito di pilotaggio include un circuito digitale APC (controllo automatico della potenza ottica) e un circuito TEC (compensazione della temperatura) per mantenere stabile la lunghezza d'onda dell'emissione laser 10G.Il monitoraggio dei parametri di trasmissione e ricezione è implementato dal microcomputer a chip singolo secondo il protocollo SFF-8077iv4.5.
Poiché l'estremità ricevente del modulo ottico OLT utilizza la ricezione burst, il tempo di impostazione della ricezione è particolarmente importante.Se il tempo di assestamento della ricezione è lungo, ciò influenzerà notevolmente la sensibilità e potrebbe anche impedire il corretto funzionamento della ricezione burst.Secondo i requisiti del protocollo IEEE 802.3av, il tempo di realizzazione di una ricezione burst da 1,25 Gbit/s deve essere <400 ns e la sensibilità di ricezione burst deve essere <-29,78 dBm con un tasso di errore di bit di 10-12;e 10,3125 Gbit/s. Il tempo di impostazione della ricezione burst deve essere <800 ns e la sensibilità di ricezione burst deve essere <-28,0 dBm con un tasso di errore bit di 10-3.
Design del modulo ottico OLT simmetrico EPON 2.10G
2.1 Schema di progettazione
Il modulo ottico OLT simmetrico 10G EPON è composto da un triplexer (modulo a tre vie a fibra singola), che trasmette, riceve e monitora.Il triplexer include due laser e un rilevatore.La luce trasmessa e la luce ricevuta sono integrate nel dispositivo ottico tramite WDM (Wavelength Division Multiplexer) per ottenere una trasmissione bidirezionale a fibra singola.La sua struttura è mostrata nella Figura 1.
La parte trasmittente è costituita da due laser, la cui funzione principale è convertire rispettivamente i segnali elettrici 1G e 10G in segnali ottici e mantenere la stabilità della potenza ottica in uno stato ad anello chiuso attraverso un circuito APC digitale.Allo stesso tempo, il microcomputer a chip singolo controlla l'entità della corrente di modulazione per ottenere il rapporto di estinzione richiesto dal sistema.Il circuito TEC viene aggiunto al circuito di trasmissione 10G, che stabilizza notevolmente la lunghezza d'onda di uscita del laser 10G.La parte ricevente utilizza APD per convertire il segnale ottico burst rilevato in un segnale elettrico e lo emette dopo l'amplificazione e la modellazione.Per garantire che la sensibilità raggiunga il range ideale, è necessario fornire all'APD un'alta pressione stabile a diverse temperature.Il computer a un chip raggiunge questo obiettivo controllando il circuito ad alta tensione APD.
2.2 Implementazione della ricezione burst dual-rate
La parte ricevente del modulo ottico OLT simmetrico 10G EPON utilizza un metodo di ricezione burst.Ha bisogno di ricevere segnali burst di due diverse velocità di 1,25 e 10,3125 Gbit / s, il che richiede che la parte ricevente sia in grado di distinguere bene i segnali ottici di queste due diverse velocità per ottenere segnali elettrici in uscita stabili.Qui vengono proposti due schemi per implementare la ricezione burst dual-rate dei moduli ottici OLT.
Poiché il segnale ottico in ingresso utilizza la tecnologia TDMA (Time Division Multiple Access), può esistere solo una velocità di burst light allo stesso tempo.Il segnale di ingresso può essere separato nel dominio ottico tramite uno splitter ottico 1: 2, come mostrato nella Figura 2. Oppure utilizzare solo un rilevatore ad alta velocità per convertire i segnali ottici 1G e 10G in segnali elettrici deboli, quindi separare due segnali elettrici segnali con velocità diverse attraverso una larghezza di banda TIA più ampia, come mostrato nella Figura 3.
Il primo schema mostrato nella Figura 2 porterà una certa perdita di inserzione quando la luce passa attraverso lo splitter ottico 1: 2, che deve amplificare il segnale ottico in ingresso, quindi un amplificatore ottico è installato davanti allo splitter ottico.I segnali ottici separati vengono quindi sottoposti a conversione ottico/elettrica mediante rilevatori di velocità diverse e infine si ottengono due tipi di uscite di segnale elettrico stabili.Il più grande svantaggio di questa soluzione è che vengono utilizzati un amplificatore ottico e uno splitter ottico 1: 2 e sono necessari due rilevatori per convertire il segnale ottico, il che aumenta la complessità dell'implementazione e aumenta i costi.
Nel secondo schema mostrato in FIG.3, il segnale ottico in ingresso deve solo passare attraverso un rilevatore e un TIA per ottenere la separazione nel dominio elettrico.Il nucleo di questa soluzione risiede nella scelta di TIA, che richiede che TIA abbia una larghezza di banda di 1 ~ 10 Gbit / se allo stesso tempo TIA ha una risposta rapida all'interno di questa larghezza di banda.Solo attraverso il parametro corrente di TIA è possibile ottenere rapidamente il valore di risposta e la sensibilità di ricezione può essere ben garantita.Questa soluzione riduce notevolmente la complessità di implementazione e mantiene i costi sotto controllo.Nella progettazione vera e propria, generalmente scegliamo il secondo schema per ottenere una ricezione burst dual-rate.
2.3 Progettazione del circuito hardware all'estremità ricevente
La Fig. 4 è il circuito hardware della parte ricevente burst.Quando è presente un ingresso ottico burst, l'APD converte il segnale ottico in un segnale elettrico debole e lo invia al TIA.Il segnale viene amplificato dal TIA in un segnale elettrico 10G o 1G.Il segnale elettrico 10G viene immesso nel 10G LA attraverso l'accoppiamento positivo del TIA, mentre il segnale elettrico 1G viene immesso nel 1G LA attraverso l'accoppiamento negativo del TIA.I condensatori C2 e C3 sono condensatori di accoppiamento utilizzati per ottenere un'uscita accoppiata CA da 10 G e 1 G.È stato scelto il metodo accoppiato in CA perché è più semplice del metodo accoppiato in CC.
Tuttavia, l'accoppiamento CA prevede la carica e la scarica del condensatore e la velocità di risposta al segnale è influenzata dalla costante di tempo di carica e scarica, ovvero non è possibile rispondere in tempo al segnale.Questa funzione è destinata a far perdere una certa quantità di tempo di assestamento della ricezione, quindi è importante scegliere la dimensione del condensatore di accoppiamento CA.Se viene selezionato un condensatore di accoppiamento più piccolo, il tempo di assestamento può essere ridotto e il segnale trasmesso dall'ONU in ciascuna fascia oraria può essere ricevuto completamente senza influenzare l'effetto di ricezione perché il tempo di assestamento della ricezione è troppo lungo e l'arrivo dell'ora successiva fessura.
Tuttavia, una capacità troppo piccola influenzerà l'effetto di accoppiamento e ridurrà notevolmente la stabilità della ricezione.Una capacità maggiore può ridurre il jitter del sistema e migliorare la sensibilità dell'estremità ricevente.Pertanto, per tenere conto del tempo di assestamento e della sensibilità della ricezione, è necessario selezionare i condensatori di accoppiamento C2 e C3 appropriati.Inoltre, per garantire la stabilità del segnale elettrico in ingresso, al terminale negativo di LA sono collegati un condensatore di accoppiamento e un resistore di adattamento con una resistenza di 50 Ω.
Circuito LVPECL (Low Volt Positive Emitter Coupling Logic) composto da resistori R4 e R5 (R6 e R7) e una sorgente di tensione da 2,0 V CC attraverso l'uscita del segnale differenziale da 10G (1G) LA.segnale elettrico.
2.4 Sezione Lancio
La parte trasmittente del modulo ottico OLT simmetrico 10G EPON è principalmente divisa in due parti di trasmissione 1,25 e 10G, che inviano rispettivamente segnali con una lunghezza d'onda di 1490 e 1577 nm al downlink.Prendendo come esempio la parte trasmittente 10G, una coppia di segnali differenziali 10G entra in un chip CDR (Clock Shaping), viene accoppiata in CA a un chip driver 10G e infine viene immessa in modo differenziale in un laser 10G.Poiché il cambiamento di temperatura avrà una grande influenza sulla lunghezza d'onda dell'emissione laser, per stabilizzare la lunghezza d'onda al livello richiesto dal protocollo (il protocollo richiede 1575 ~ 1580 nm), è necessario regolare la corrente di lavoro del circuito TEC, quindi che la lunghezza d'onda di uscita può essere ben controllata.
3. Risultati dei test e analisi
I principali indicatori di test del modulo ottico OLT simmetrico 10G EPON includono il tempo di configurazione del ricevitore, la sensibilità del ricevitore e il diagramma a occhio di trasmissione.I test specifici sono i seguenti:
(1) Ricevi l'ora di configurazione
Nel normale ambiente di lavoro con potenza ottica burst uplink di -24,0 dBm, il segnale ottico emesso dalla sorgente luminosa burst viene utilizzato come punto iniziale di misurazione e il modulo riceve e stabilisce un segnale elettrico completo come punto finale di misurazione, ignorando il ritardo della luce nella fibra di prova. Il tempo di impostazione della ricezione burst 1G misurato è 76,7 ns, che soddisfa lo standard internazionale di <400 ns;il tempo di configurazione della ricezione burst 10G è di 241,8 ns, che soddisfa anche lo standard internazionale di <800 ns.
3. Risultati dei test e analisi
I principali indicatori di test del modulo ottico OLT simmetrico 10G EPON includono il tempo di configurazione del ricevitore, la sensibilità del ricevitore e il diagramma a occhio di trasmissione.I test specifici sono i seguenti:
(1) Ricevi l'ora di configurazione
Nel normale ambiente di lavoro con potenza ottica burst uplink di -24,0 dBm, il segnale ottico emesso dalla sorgente luminosa burst viene utilizzato come punto iniziale di misurazione e il modulo riceve e stabilisce un segnale elettrico completo come punto finale di misurazione, ignorando il ritardo della luce nella fibra di prova.Il tempo di configurazione della ricezione burst 1G misurato è di 76,7 ns, che soddisfa lo standard internazionale di <400 ns;il tempo di configurazione della ricezione burst 10G è di 241,8 ns, che soddisfa anche lo standard internazionale di <800 ns.
