Во системот EPON, OLT е поврзан со повеќе ONU (оптички мрежни единици) преку POS (пасивен оптички разделувач).Како јадро на EPON, OLT оптичките модули директно ќе влијаат на работата на целиот 10G EPON систем.
1.Вовед во 10G EPON симетричен OLT оптички модул
Симетричниот оптички модул OLT 10G EPON користи режими за прием на избувнување на нагорната врска и континуиран пренос на надолна врска, кои главно се користат за оптичка/електрична конверзија во 10G EPON системи.
Приемниот дел се состои од TIA (transimpedance засилувач), APD (Avalanche Photodiode) на 1270/1310nm и два LA (ограничувачки засилувачи) со стапки 1,25 и 10,3125 Gbit/s.
Емитувачкиот крај е составен од 10G EML (ласер за модулација на електро-апсорпција) и 1,25 Gbit/s DFB (ласер со дистрибуирана повратна информација), а неговите бранови должини се 1577 и 1490 nm, соодветно.
Колото за возење вклучува дигитално коло APC (Автоматска оптичка контрола на моќноста) и коло TEC (компензација на температура) за одржување на стабилна бранова должина на ласерска емисија од 10G.Следењето на параметрите за пренос и примање се спроведува од микрокомпјутерот со еден чип според протоколот SFF-8077iv4.5.
Бидејќи приемниот крај на оптичкиот модул OLT користи рафален прием, времето за поставување на приемот е особено важно.Ако времето на смирување на приемот е долго, тоа во голема мера ќе влијае на чувствителноста, па дури и може да предизвика неправилно функционирање на рафалниот прием.Според барањата на протоколот IEEE 802.3av, времето на воспоставување на брз прием од 1,25 Gbit / s мора да биде <400 ns, а чувствителноста на прием на рафал мора да биде <-29,78 dBm со стапка на грешка на битови од 10-12;и 10,3125 Gbit / s Времето за поставување на прием на рафал мора да биде <800 ns, а чувствителноста на прием на рафал мора да биде <-28,0 dBm со стапка на грешка од бит од 10-3.
2,10G EPON симетричен дизајн на оптички модул OLT
2.1 Дизајнерска шема
10G EPON симетричниот оптички модул OLT е составен од триплексер (едновлакно тринасочен модул), кој пренесува, прима и следи.Триплексерот вклучува два ласери и детектор.Пренесената светлина и добиената светлина се интегрирани во оптичкиот уред преку WDM (Wavelength Division Multiplexer) за да се постигне двонасочен пренос со едно влакно.Неговата структура е прикажана на слика 1.
Пренесувачкиот дел се состои од два ласери, чија главна функција е да ги претворат електричните сигнали од 1G и 10G во оптички сигнали, соодветно, и да ја одржуваат стабилноста на оптичката моќност во состојба на затворена јамка преку дигитално APC коло.Во исто време, микрокомпјутерот со еден чип ја контролира големината на модулациската струја за да го добие односот на изумирање што го бара системот.Колото TEC се додава на колото за предавање 10G, што во голема мера ја стабилизира излезната бранова должина на ласерот 10G.Приемниот дел користи APD за да го конвертира откриениот оптички сигнал со избувнување во електричен сигнал и го дава по засилување и обликување.За да се осигура дека чувствителноста може да го достигне идеалниот опсег, неопходно е да се обезбеди стабилен висок притисок на APD на различни температури.Компјутерот со еден чип ја постигнува оваа цел со контролирање на високонапонското коло APD.
2.2 Имплементација на рафален прием со двојна стапка
Приемниот дел од 10G EPON симетричниот оптички модул OLT користи метод за примање на рафал.Потребно е да прима сигнали за избувнување со две различни брзини од 1,25 и 10,3125 Gbit/s, што бара приемниот дел да може добро да ги разликува оптичките сигнали од овие две различни стапки за да се добијат стабилни излезни електрични сигнали.Овде се предложени две шеми за имплементација на рафален прием со двојна брзина на OLT оптички модули.
Бидејќи влезниот оптички сигнал користи технологија TDMA (Time Division Multiple Access), може да постои само една брзина на пукање на светлина во исто време.Влезниот сигнал може да се одвои во оптичкиот домен преку оптички разделувач 1:2, како што е прикажано на слика 2. Или користете само детектор со голема брзина за да ги претворите оптичките сигнали од 1G и 10G во слаби електрични сигнали, а потоа да одвоите два електрични сигнали со различни стапки преку TIA со поголем пропусен опсег, како што е прикажано на слика 3.
Првата шема прикажана на слика 2 ќе донесе одредена загуба на вметнување кога светлината ќе помине низ оптичкиот сплитер 1: 2, кој мора да го засили влезниот оптички сигнал, така што е инсталиран оптички засилувач пред оптичкиот сплитер.Одделените оптички сигнали потоа се подложени на оптичка/електрична конверзија од детектори со различни стапки, и на крајот се добиваат два вида стабилни излези на електричен сигнал.Најголемиот недостаток на ова решение е што се користат оптички засилувач и оптички сплитер 1:2, а потребни се два детектори за конвертирање на оптичкиот сигнал, што ја зголемува сложеноста на имплементацијата и ја зголемува цената.
Во втората шема прикажана на Сл.3, влезниот оптички сигнал треба само да помине низ детектор и TIA за да се постигне одвојување во електричниот домен.Јадрото на ова решение лежи во изборот на TIA, што бара TIA да има пропусен опсег од 1 ~ 10 Gbit / s, а во исто време TIA има брз одговор во рамките на овој пропусен опсег.Само преку тековниот параметар на TIA може брзо да се добие вредноста на одговорот, чувствителноста на примањето може добро да се гарантира.Ова решение во голема мера ја намалува сложеноста на имплементацијата и ги држи трошоците под контрола.Во вистинскиот дизајн, генерално ја избираме втората шема за да постигнеме прием на рафал со двојна стапка.
2.3 Дизајн на хардверското коло на приемниот крај
Сл. 4 е хардверското коло на делот за прием на рафал.Кога има рафален оптички влез, APD го претвора оптичкиот сигнал во слаб електричен сигнал и го испраќа до TIA.Сигналот се засилува со TIA во електричен сигнал од 10G или 1G.10G електричниот сигнал се внесува во 10G LA преку позитивната спојка на TIA, а 1G електричниот сигнал се внесува во 1G LA преку негативната спојка на TIA.Кондензаторите C2 и C3 се спојувачки кондензатори кои се користат за постигнување на излез од 10G и 1G наизменична струја.Методот поврзан со наизменична струја е избран бидејќи е поедноставен од методот поврзан со еднонасочна струја.
Сепак, спојката за наизменична струја го има полнењето и празнењето на кондензаторот, а брзината на одговор на сигналот е под влијание на константата за полнење и време на празнење, односно на сигналот не може да се одговори навреме.Оваа функција е обврзана да изгуби одредено време на смирување на приемот, па затоа е важно да изберете колку е голем кондензаторот за спојување со наизменична струја.Ако се избере помал кондензатор за спојување, времето на таложење може да се скрати, а сигналот што го пренесува ONU во секој временски отвор може целосно да се прими без да влијае на ефектот на прием бидејќи времето на смирување на приемот е премногу долго и доаѓа следниот пат процеп.
Сепак, премалиот капацитет ќе влијае на ефектот на спојување и значително ќе ја намали стабилноста на приемот.Поголемиот капацитет може да го намали нервниот систем и да ја подобри чувствителноста на приемниот крај.Затоа, за да се земе предвид времето на таложење на приемот и чувствителноста на приемот, треба да се изберат соодветни кондензатори за спојување C2 и C3.Дополнително, за да се обезбеди стабилност на влезниот електричен сигнал, кондензаторот за спојување и соодветниот отпорник со отпор од 50Ω се поврзани со негативниот приклучок на LA.
Коло LVPECL (Low Voltage Positive Emitter Coupling Logic) составено од отпорници R4 и R5 (R6 и R7) и извор на DC напон од 2,0 V преку излезниот диференцијален сигнал од 10G (1G) LA.електричен сигнал.
2.4 Стартување дел
Пренесувачкиот дел од симетричниот оптички модул OLT 10G EPON е главно поделен на два дела од 1,25 и 10G пренос, кои соодветно испраќаат сигнали со бранова должина од 1490 и 1577 nm до долната врска.Земајќи го како пример делот за предавање 10G, пар 10G диференцијални сигнали влегуваат во CDR (обликување на часовникот) чип, се поврзуваат со наизменична струја со чип за двигател од 10G и на крајот се диференцијално внесени во 10G ласер.Бидејќи промената на температурата ќе има големо влијание врз брановата должина на ласерската емисија, за да се стабилизира брановата должина до нивото што го бара протоколот (протоколот бара 1575 ~ 1580 nm), работната струја на колото TEC треба да се прилагоди, така што дека излезната бранова должина може добро да се контролира.
3. Резултати од тестот и анализа
Главните индикатори за тестирање на симетричниот оптички OLT модул 10G EPON го вклучуваат времето на поставување на приемникот, чувствителноста на приемникот и дијаграмот за око за пренос.Специфичните тестови се како што следува:
(1) Добијте време за поставување
Во нормална работна средина со оптичка моќност со избувнување на нагорна линија од -24,0 dBm, оптичкиот сигнал емитиран од избувниот извор на светлина се користи како почетна точка за мерење, а модулот прима и воспоставува целосен електричен сигнал како крајна точка на мерењето, игнорирајќи ја временско доцнење на светлината во пробното влакно. Измереното време за поставување на прснување од 1G е 76,7 ns, што го задоволува меѓународниот стандард од <400 ns;времето за поставување на 10G рафален прием е 241,8 ns, што исто така го исполнува меѓународниот стандард од <800 ns.
3. Резултати од тестот и анализа
Главните индикатори за тестирање на симетричниот оптички OLT модул 10G EPON го вклучуваат времето на поставување на приемникот, чувствителноста на приемникот и дијаграмот за око за пренос.Специфичните тестови се како што следува:
(1) Добијте време за поставување
Во нормална работна средина со оптичка моќност со избувнување на нагорна линија од -24,0 dBm, оптичкиот сигнал емитиран од избувниот извор на светлина се користи како почетна точка за мерење, а модулот прима и воспоставува целосен електричен сигнал како крајна точка на мерењето, игнорирајќи ја временско доцнење на светлината во тест влакното.Измереното време за поставување на 1G рафален прием е 76,7 ns, што го задоволува меѓународниот стандард од <400 ns;времето за поставување на 10G рафален прием е 241,8 ns, што исто така го исполнува меѓународниот стандард од <800 ns.
