În sistemul EPON, OLT este conectat la mai multe ONU (unități optice de rețea) printr-un POS (divizor optic pasiv).Fiind nucleul EPON, modulele optice OLT vor afecta direct funcționarea întregului sistem 10G EPON.
1. Introducere în modulul optic OLT simetric 10G EPON
Modulul optic OLT simetric 10G EPON utilizează modurile de recepție în explozie uplink și modurile de transmisie continuă, care sunt utilizate în principal pentru conversia optică/electrică în sistemele 10G EPON.
Partea de recepție constă dintr-un TIA (amplificator de transimpedanță), un APD (Avalanche Photodiode) la 1270/1310nm și două LA (amplificatoare limitatoare) la rate de 1,25 și 10,3125 Gbit/s.
Capătul de transmisie este compus dintr-un EML 10G (laser cu modulație de electro-absorbție) și un DFB de 1,25 Gbit/s (laser cu feedback distribuit), iar lungimile de undă de emisie sunt de 1577, respectiv 1490nm.
Circuitul de comandă include un circuit digital APC (Control automat al puterii optice) și un circuit TEC (Compensarea temperaturii) pentru menținerea unei lungimi de undă stabile de emisie laser de 10G.Monitorizarea parametrilor de transmisie și recepție este implementată de un microcomputer cu un singur cip conform protocolului SFF-8077iv4.5.
Deoarece capătul de recepție al modulului optic OLT utilizează recepția în rafală, timpul de configurare a recepției este deosebit de important.Dacă timpul de stabilire a recepției este lung, acesta va afecta foarte mult sensibilitatea și poate chiar cauza ca recepția în rafală să nu funcționeze corect.Conform cerințelor protocolului IEEE 802.3av, timpul de stabilire a unei recepții în rafală de 1,25 Gbit/s trebuie să fie <400 ns, iar sensibilitatea de recepție în rafală trebuie să fie <-29,78 dBm cu o rată de eroare de biți de 10-12;și 10,3125 Gbit/s Timpul de configurare a recepției în rafală trebuie să fie <800ns, iar sensibilitatea recepției în rafală trebuie să fie <-28,0 dBm cu o rată de eroare de biți de 10-3.
Design modul optic OLT simetric EPON 2.10G
2.1 Schema de proiectare
Modulul optic OLT simetric 10G EPON este compus dintr-un triplexor (modul cu trei căi cu o singură fibră), care transmite, recepționează și monitorizează.Triplexorul include două lasere și un detector.Lumina transmisă și lumina recepționată sunt integrate în dispozitivul optic prin WDM (Wavelength Division Multiplexer) pentru a realiza transmisia bidirecțională cu o singură fibră.Structura sa este prezentată în figura 1.
Partea de transmisie constă din două lasere, a căror funcție principală este de a converti semnalele electrice 1G și respectiv 10G în semnale optice și de a menține stabilitatea puterii optice într-o stare de buclă închisă printr-un circuit APC digital.În același timp, microcomputerul cu un singur cip controlează mărimea curentului de modulație pentru a obține raportul de stingere cerut de sistem.Circuitul TEC este adăugat la circuitul de transmisie 10G, care stabilizează foarte mult lungimea de undă de ieșire a laserului 10G.Partea de recepție folosește APD pentru a converti semnalul optic de explozie detectat într-un semnal electric și îl emite după amplificare și modelare.Pentru a ne asigura că sensibilitatea poate atinge intervalul ideal, este necesar să se asigure APD-ului o presiune ridicată stabilă la diferite temperaturi.Calculatorul cu un singur cip atinge acest obiectiv controlând circuitul de înaltă tensiune APD.
2.2 Implementarea recepției în rafală dual-rate
Partea de recepție a modulului optic OLT simetric 10G EPON utilizează o metodă de recepție în rafală.Trebuie să primească semnale de rafală cu două rate diferite de 1,25 și 10,3125 Gbit/s, ceea ce necesită ca partea de recepție să poată distinge bine semnalele optice ale acestor două rate diferite pentru a obține semnale electrice de ieșire stabile.Două scheme pentru implementarea recepției în rafală dual-rate a modulelor optice OLT sunt propuse aici.
Deoarece semnalul optic de intrare folosește tehnologia TDMA (Time Division Multiple Access), este posibil să existe o singură rată de lumină în explozie în același timp.Semnalul de intrare poate fi separat în domeniul optic printr-un splitter optic 1: 2, cum ar fi prezentat în figura 2. Sau utilizați doar un detector de mare viteză pentru a converti semnalele optice 1G și 10G în semnale electrice slabe, apoi separați două semnale cu rate diferite printr-o lățime de bandă mai mare TIA, așa cum se arată în Figura 3.
Prima schemă prezentată în Figura 2 va aduce o anumită pierdere de inserție atunci când lumina trece prin divizorul optic 1: 2, care trebuie să amplifice semnalul optic de intrare, astfel încât în fața splitterului optic este instalat un amplificator optic.Semnalele optice separate sunt apoi supuse conversiei optice/electrice de către detectoare de viteze diferite, iar în final se obțin două tipuri de ieșiri stabile de semnal electric.Cel mai mare dezavantaj al acestei soluții este că se utilizează un amplificator optic și un splitter optic 1: 2, iar pentru a converti semnalul optic sunt necesare doi detectoare, ceea ce crește complexitatea implementării și crește costul.
în a doua schemă prezentată în FIG.3, semnalul optic de intrare trebuie să treacă doar printr-un detector și un TIA pentru a realiza separarea în domeniul electric.Miezul acestei soluții constă în selecția TIA, care necesită ca TIA să aibă o lățime de bandă de 1 ~ 10Gbit / s și, în același timp, TIA are un răspuns rapid în această lățime de bandă.Doar prin parametrul curent al TIA se poate obține rapid valoarea răspunsului, sensibilitatea de recepție poate fi bine garantată.Această soluție reduce foarte mult complexitatea implementării și ține costurile sub control.În designul propriu-zis, alegem, în general, a doua schemă pentru a obține recepția în rafală cu rată duală.
2.3 Proiectarea circuitului hardware la capătul de recepție
Fig. 4 este circuitul hardware al părții de primire a exploziei.Când există o intrare optică în rafală, APD-ul convertește semnalul optic într-un semnal electric slab și îl trimite către TIA.Semnalul este amplificat de TIA într-un semnal electric de 10G sau 1G.Semnalul electric 10G este introdus la 10G LA prin cuplarea pozitivă a TIA, iar semnalul electric 1G este introdus la 1G LA prin cuplarea negativă a TIA.Condensatorii C2 și C3 sunt condensatori de cuplare utilizați pentru a obține o ieșire cuplată AC de 10G și 1G.Metoda cuplată în curent alternativ a fost aleasă deoarece este mai simplă decât metoda cuplată în curent continuu.
Cu toate acestea, cuplajul AC are încărcarea și descărcarea condensatorului, iar viteza de răspuns la semnal este afectată de constanta de timp de încărcare și descărcare, adică semnalul nu poate fi răspuns la timp.Această caracteristică este obligată să piardă o anumită cantitate de timp de stabilire a recepției, deci este important să alegeți cât de mare este condensatorul de cuplare AC.Dacă este selectat un condensator de cuplare mai mic, timpul de stabilire poate fi scurtat, iar semnalul transmis de ONU în fiecare interval de timp poate fi recepționat complet fără a afecta efectul de recepție deoarece timpul de stabilire a recepției este prea lung și sosirea orei următoare. slot.
Cu toate acestea, capacitatea prea mică va afecta efectul de cuplare și va reduce foarte mult stabilitatea recepției.Capacitatea mai mare poate reduce fluctuația sistemului și poate îmbunătăți sensibilitatea capătului de recepție.Prin urmare, pentru a ține cont de timpul de stabilire a recepției și sensibilitatea de recepție, trebuie selectați condensatorii de cuplare corespunzători C2 și C3.În plus, pentru a asigura stabilitatea semnalului electric de intrare, la borna negativă a LA sunt conectate un condensator de cuplare și un rezistor de potrivire cu o rezistență de 50Ω.
Circuit LVPECL (Low Voltage Positive Emitter Coupling Logic) compus din rezistențele R4 și R5 (R6 și R7) și o sursă de tensiune de 2,0 V DC prin semnalul diferențial de ieșire de 10G (1G) LA.semnal electric.
2.4 Secțiunea Lansare
Partea de transmisie a modulului optic OLT simetric 10G EPON este împărțită în principal în două părți de transmisie 1.25 și 10G, care trimit semnale cu o lungime de undă de 1490 și 1577 nm către legătura în jos.Luând ca exemplu partea de transmisie 10G, o pereche de semnale diferențiale 10G intră într-un cip CDR (Clock Shaping), este cuplată AC la un cip driver 10G și, în final, este introdusă diferențial într-un laser 10G.Deoarece schimbarea temperaturii va avea o mare influență asupra lungimii de undă de emisie laser, pentru a stabiliza lungimea de undă la nivelul cerut de protocol (protocolul necesită 1575 ~ 1580nm), curentul de lucru al circuitului TEC trebuie ajustat, deci că lungimea de undă de ieșire poate fi bine controlată.
3. Rezultatele testelor și analize
Principalii indicatori de testare ai modulului optic OLT simetric 10G EPON includ timpul de configurare a receptorului, sensibilitatea receptorului și diagrama ochiului de transmisie.Testele specifice sunt următoarele:
(1) Primire timp de configurare
În mediul normal de lucru al puterii optice de explozie uplink de -24,0 dBm, semnalul optic emis de sursa de lumină de explozie este utilizat ca punct de plecare al măsurării, iar modulul primește și stabilește un semnal electric complet ca punct final al măsurării, ignorând întârzierea luminii în fibra de testare. Timpul măsurat de configurare a recepției în explozie 1G este de 76,7 ns, ceea ce îndeplinește standardul internațional de <400 ns;timpul de configurare a recepției în rafală 10G este de 241,8 ns, care îndeplinește, de asemenea, standardul internațional de <800 ns.
3. Rezultatele testelor și analize
Principalii indicatori de testare ai modulului optic OLT simetric 10G EPON includ timpul de configurare a receptorului, sensibilitatea receptorului și diagrama ochiului de transmisie.Testele specifice sunt următoarele:
(1) Primire timp de configurare
În mediul normal de lucru al puterii optice de explozie uplink de -24,0 dBm, semnalul optic emis de sursa de lumină de explozie este utilizat ca punct de plecare al măsurării, iar modulul primește și stabilește un semnal electric complet ca punct final al măsurării, ignorând întârzierea luminii în fibra de testare.Timpul măsurat de configurare a recepției în rafală 1G este de 76,7 ns, ceea ce îndeplinește standardul internațional de <400 ns;timpul de configurare a recepției în rafală 10G este de 241,8 ns, care îndeplinește, de asemenea, standardul internațional de <800 ns.
