EPON 시스템에서 OLT는 POS(수동 광 분배기)를 통해 여러 ONU(광 네트워크 장치)에 연결됩니다.EPON의 핵심인 OLT 광학 모듈은 전체 10G EPON 시스템의 작동에 직접적인 영향을 미칩니다.
1. 10G EPON 대칭 OLT 광 모듈 소개
10G EPON 대칭 OLT 광 모듈은 주로 10G EPON 시스템의 광/전기 변환에 사용되는 업링크 버스트 수신 및 다운링크 연속 전송 모드를 사용합니다.
수신 부분은 1270/1310nm의 TIA(트랜스임피던스 증폭기), APD(Avalanche Photodiode), 1.25 및 10.3125Gbit/s 속도의 2개의 LA(제한 증폭기)로 구성됩니다.
송신단은 10G EML(전기 흡수 변조 레이저)과 1.25Gbit/s DFB(분산 피드백 레이저)로 구성되며, 그 방출 파장은 각각 1577과 1490nm이다.
구동 회로에는 안정적인 10G 레이저 방출 파장을 유지하기 위한 디지털 APC(Automatic Optical Power Control) 회로와 TEC(Temperature Compensation) 회로가 포함되어 있습니다.전송 및 수신 매개변수 모니터링은 SFF-8077iv4.5 프로토콜에 따라 단일 칩 마이크로컴퓨터에 의해 구현됩니다.
OLT 광모듈의 수신단은 버스트 수신을 사용하기 때문에 수신 설정 시간이 특히 중요합니다.수신 정착 시간이 길면 감도에 큰 영향을 미치며 버스트 수신이 제대로 작동하지 않을 수도 있습니다.IEEE 802.3av 프로토콜의 요구 사항에 따라 1.25Gbit/s 버스트 수신 설정 시간은 400ns 미만이어야 하며 버스트 수신 감도는 비트 오류율 10-12에서 -29.78dBm 미만이어야 합니다.및 10.3125 Gbit/s 버스트 수신 설정 시간은 <800ns여야 하며, 버스트 수신 감도는 비트 오류율 10-3에서 <-28.0dBm이어야 합니다.
2.10G EPON 대칭형 OLT 광 모듈 설계
2.1 설계 방식
10G EPON 대칭형 OLT 광 모듈은 전송, 수신 및 모니터링을 수행하는 삼중 장치(단일 광섬유 3방향 모듈)로 구성됩니다.삼중플렉서는 두 개의 레이저와 검출기를 포함합니다.전송된 빛과 수신된 빛은 WDM(Wavelength Division Multiplexer)을 통해 광학 장치에 통합되어 단일 광섬유 양방향 전송을 구현합니다.그 구조는 그림 1에 나와 있습니다.
송신부는 2개의 레이저로 구성되며, 주요 기능은 각각 1G 및 10G 전기 신호를 광신호로 변환하고 디지털 APC 회로를 통해 폐루프 상태에서 광전력 안정성을 유지하는 것입니다.동시에 단일 칩 마이크로컴퓨터는 변조 전류의 크기를 제어하여 시스템에 필요한 소광비를 얻습니다.TEC 회로는 10G 전송 회로에 추가되어 10G 레이저의 출력 파장을 크게 안정화시킵니다.수신부는 APD를 이용해 검출된 버스트 광신호를 전기신호로 변환하고 증폭, 성형한 후 출력한다.감도가 이상적인 범위에 도달할 수 있도록 하려면 다양한 온도에서 APD에 안정적인 높은 압력을 제공해야 합니다.원칩 컴퓨터는 APD 고전압 회로를 제어하여 이 목표를 달성합니다.
2.2 이중 속도 버스트 수신 구현
10G EPON 대칭 OLT 광 모듈의 수신 부분은 버스트 수신 방식을 사용합니다.1.25와 10.3125Gbit/s의 두 가지 속도의 버스트 신호를 수신해야 하며, 안정적인 출력 전기 신호를 얻기 위해서는 수신부가 이 두 가지 속도의 광 신호를 잘 구별할 수 있어야 합니다.여기에서는 OLT 광 모듈의 이중 속도 버스트 수신을 구현하기 위한 두 가지 방식이 제안됩니다.
입력 광 신호는 TDMA(시분할 다중 접속) 기술을 사용하기 때문에 동시에 하나의 속도의 버스트 광만 존재할 수 있습니다.입력 신호는 그림 2와 같은 1:2 광 분배기를 통해 광 영역에서 분리될 수 있습니다. 또는 고속 검출기만을 사용하여 1G 및 10G 광 신호를 약한 전기 신호로 변환한 다음 두 개의 전기 신호를 분리할 수 있습니다. 그림 3과 같이 더 큰 대역폭의 TIA를 통해 서로 다른 속도의 신호를 전송합니다.
그림 2에 표시된 첫 번째 방식은 빛이 1:2 광 분배기를 통과할 때 특정 삽입 손실을 가져오며, 이는 입력 광 신호를 증폭해야 하므로 광 분배기 앞에 광 증폭기가 설치됩니다.분리된 광신호는 서로 다른 속도의 검출기에 의해 광/전기적 변환을 거쳐 최종적으로 두 가지 안정적인 전기 신호 출력을 얻습니다.이 솔루션의 가장 큰 단점은 광 증폭기와 1:2 광 분배기를 사용하고, 광 신호를 변환하기 위해 두 개의 검출기가 필요하므로 구현이 복잡해지고 비용이 증가한다는 점이다.
도 2에 도시된 두 번째 방식에서.도 3에서, 입력 광 신호는 전기 영역에서 분리를 달성하기 위해 검출기와 TIA만 통과하면 됩니다.이 솔루션의 핵심은 TIA의 선택에 있는데, 이는 TIA가 1~10Gbit/s의 대역폭을 가져야 하며 동시에 TIA는 이 대역폭 내에서 빠른 응답을 갖습니다.TIA의 현재 매개변수를 통해서만 응답 값을 신속하게 얻을 수 있으며 수신 감도를 잘 보장할 수 있습니다.이 솔루션은 구현의 복잡성을 크게 줄이고 비용을 통제합니다.실제 설계에서는 일반적으로 이중 속도 버스트 수신을 달성하기 위해 두 번째 방식을 선택합니다.
2.3 수신측 하드웨어 회로 설계
그림 4는 버스트 수신부의 하드웨어 회로이다.버스트 광 입력이 있으면 APD는 광 신호를 약한 전기 신호로 변환하여 TIA로 보냅니다.신호는 TIA에 의해 10G 또는 1G 전기 신호로 증폭됩니다.10G 전기 신호는 TIA의 포지티브 커플링을 통해 10G LA로 입력되고, 1G 전기 신호는 TIA의 네거티브 커플링을 통해 1G LA로 입력됩니다.커패시터 C2 및 C3은 10G 및 1G AC 결합 출력을 달성하는 데 사용되는 결합 커패시터입니다.AC 결합 방식은 DC 결합 방식보다 간단하기 때문에 선택되었습니다.
그러나 AC 커플링은 커패시터의 충방전이 있고, 신호에 대한 응답 속도는 충방전 시정수에 영향을 받는다. 즉, 신호에 제때 응답할 수 없다.이 기능은 일정량의 수신 정착 시간을 잃을 수밖에 없으므로 AC 커플링 커패시터의 크기를 선택하는 것이 중요합니다.더 작은 커플링 커패시터를 선택하면 정착 시간이 단축될 수 있으며, 수신 정착 시간이 너무 길고 다음 시간이 도착하기 때문에 각 시간 슬롯에서 ONU가 전송하는 신호를 수신 효과에 영향을 주지 않고 완전히 수신할 수 있습니다. 슬롯.
그러나 커패시턴스가 너무 작으면 결합 효과에 영향을 미치고 수신 안정성이 크게 저하됩니다.커패시턴스가 클수록 시스템 지터를 줄이고 수신단의 감도를 향상시킬 수 있습니다.따라서 수신 정착 시간과 수신 감도를 고려하기 위해서는 적절한 커플링 커패시터 C2, C3를 선택해야 한다.또한 입력 전기 신호의 안정성을 보장하기 위해 LA의 음극 단자에는 커플링 커패시터와 저항 50Ω의 매칭 저항을 연결합니다.
저항 R4 및 R5(R6 및 R7)와 10G(1G) LA에 의해 출력되는 차동 신호를 통한 2.0V DC 전압 소스로 구성된 LVPECL(Low Voltge Positive Emitter Coupling Logic) 회로입니다.전기 신호.
2.4 실행 섹션
10G EPON 대칭 OLT 광 모듈의 전송 부분은 주로 1.25 및 10G 전송의 두 부분으로 나누어지며 각각 1490 및 1577 nm 파장의 신호를 다운 링크로 보냅니다.10G 송신 부분을 예로 들면, 한 쌍의 10G 차동 신호는 CDR(Clock Shaping) 칩에 들어가고, 10G 드라이버 칩에 AC 결합된 후 최종적으로 10G 레이저에 차동 입력됩니다.온도 변화는 레이저 방출 파장에 큰 영향을 미치기 때문에 프로토콜에서 요구하는 수준(프로토콜에서는 1575~1580nm 필요)으로 파장을 안정화하려면 TEC 회로의 작동 전류를 조정해야 합니다. 출력 파장을 잘 제어할 수 있다는 것입니다.
3. 테스트 결과 및 분석
10G EPON 대칭 OLT 광 모듈의 주요 테스트 지표에는 수신기 설정 시간, 수신기 감도 및 전송 아이 다이어그램이 포함됩니다.구체적인 테스트는 다음과 같습니다.
(1) 설정시간 수신
-24.0dBm의 업링크 버스트 광 전력의 일반적인 작업 환경에서 버스트 광원에서 방출되는 광 신호는 측정 시작점으로 사용되며 모듈은 무시하고 측정 종료점으로 완전한 전기 신호를 수신하고 설정합니다. 테스트 광섬유의 빛의 시간 지연. 측정된 1G 버스트 수신 설정 시간은 76.7ns로 <400ns의 국제 표준을 충족합니다.10G 버스트 수신 설정 시간은 241.8ns이며 <800ns의 국제 표준도 충족합니다.
3. 테스트 결과 및 분석
10G EPON 대칭 OLT 광 모듈의 주요 테스트 지표에는 수신기 설정 시간, 수신기 감도 및 전송 아이 다이어그램이 포함됩니다.구체적인 테스트는 다음과 같습니다.
(1) 설정시간 수신
-24.0dBm의 업링크 버스트 광 전력의 일반적인 작업 환경에서 버스트 광원에서 방출되는 광 신호는 측정 시작점으로 사용되며 모듈은 무시하고 측정 종료점으로 완전한 전기 신호를 수신하고 설정합니다. 테스트 섬유의 빛의 시간 지연.측정된 1G 버스트 수신 설정 시간은 76.7ns로 국제 표준 <400ns를 충족합니다.10G 버스트 수신 설정 시간은 241.8ns이며 <800ns의 국제 표준도 충족합니다.
