В системе EPON OLT подключается к нескольким ONU (блокам оптической сети) через POS (пассивный оптический разветвитель).Оптические модули OLT, являясь ядром EPON, будут напрямую влиять на работу всей системы 10G EPON.
1. Знакомство с симметричным оптическим модулем OLT 10G EPON.
Симметричный оптический модуль OLT 10G EPON использует режимы пакетного приема восходящей линии связи и непрерывной передачи нисходящей линии связи, которые в основном используются для оптического/электрического преобразования в системах 10G EPON.
Приемная часть состоит из TIA (трансимпедансного усилителя), APD (лавинного фотодиода) на 1270/1310нм и двух LA (ограничивающих усилителей) на скоростях 1,25 и 10,3125 Гбит/с.
Передающая часть состоит из 10G EML (лазер с электроабсорбционной модуляцией) и DFB 1,25 Гбит/с (лазер с распределенной обратной связью), а длины волн его излучения составляют 1577 и 1490 нм соответственно.
Схема управления включает в себя цифровую схему APC (автоматического управления оптической мощностью) и схему TEC (температурной компенсации) для поддержания стабильной длины волны лазерного излучения 10G.Мониторинг параметров передачи и приема осуществляется однокристальным микрокомпьютером по протоколу SFF-8077iv4.5.
Поскольку принимающая сторона оптического модуля OLT использует пакетный прием, время установки приема особенно важно.Если время установления приема велико, это сильно повлияет на чувствительность и может даже привести к неправильной работе пакетного приема.Согласно требованиям протокола IEEE 802.3av время установления пакетного приема 1,25Гбит/с должно быть <400 нс, а чувствительность пакетного приема должна быть <-29,78 дБм с коэффициентом ошибок по битам 10-12;и 10,3125 Гбит/с. Время настройки пакетного приема должно быть <800 нс, а чувствительность пакетного приема должна быть <-28,0 дБм с коэффициентом ошибок по битам 10-3.
Конструкция оптического модуля 2.10G EPON симметричного OLT
2.1 Схема расчета
Симметричный оптический модуль OLT 10G EPON состоит из триплексера (одноволоконного трехстороннего модуля), передающего, принимающего и контролирующего.В состав триплексера входят два лазера и детектор.Передаваемый и принятый свет интегрируются в оптическое устройство через WDM (мультиплексор с разделением по длине волны) для достижения двунаправленной передачи по одному волокну.Его структура показана на рисунке 1.
Передающая часть состоит из двух лазеров, основная функция которых заключается в преобразовании электрических сигналов 1G и 10G в оптические сигналы соответственно и поддержании стабильности оптической мощности в состоянии замкнутого контура через цифровую схему APC.В то же время однокристальный микрокомпьютер контролирует величину тока модуляции для получения требуемого системой коэффициента гашения.Схема TEC добавлена к передающей схеме 10G, что значительно стабилизирует выходную длину волны лазера 10G.Приемная часть использует APD для преобразования обнаруженного пакетного оптического сигнала в электрический сигнал и выводит его после усиления и формирования.Чтобы гарантировать, что чувствительность может достичь идеального диапазона, необходимо обеспечить стабильное высокое давление на ЛФД при различных температурах.Однокристальный компьютер достигает этой цели, управляя высоковольтной цепью ЛФД.
2.2 Реализация пакетного приема с двойной скоростью
Приемная часть симметричного оптического модуля OLT 10G EPON использует пакетный метод приема.Ему необходимо принимать пакетные сигналы с двумя разными скоростями: 1,25 и 10,3125 Гбит/с, что требует, чтобы принимающая часть могла хорошо различать оптические сигналы этих двух разных скоростей, чтобы получать стабильные выходные электрические сигналы.Предлагаются две схемы реализации двухскоростного пакетного приема оптических модулей OLT.
Поскольку входной оптический сигнал использует технологию TDMA (множественный доступ с временным разделением каналов), одновременно может существовать только одна скорость импульсного света.Входной сигнал можно разделить в оптической области с помощью оптического делителя 1:2, такого как показано на рисунке 2. Или использовать только высокоскоростной детектор для преобразования оптических сигналов 1G и 10G в слабые электрические сигналы, а затем разделить два электрических сигнала. сигналы с разными скоростями через более широкую полосу пропускания TIA, как показано на рисунке 3.
Первая схема, показанная на рисунке 2, будет приносить определенные вносимые потери при прохождении света через оптический разветвитель 1:2, который должен усиливать входной оптический сигнал, поэтому перед оптическим разветвителем устанавливается оптический усилитель.Отделенные оптические сигналы затем подвергаются оптическому/электрическому преобразованию с помощью детекторов с разной скоростью, в результате чего получаются два вида стабильных выходных электрических сигналов.Самый большой недостаток этого решения заключается в том, что используются оптический усилитель и оптический разветвитель 1:2, а для преобразования оптического сигнала необходимы два детектора, что увеличивает сложность реализации и увеличивает стоимость.
Во второй схеме, показанной на фиг.3, входной оптический сигнал должен пройти только через детектор и TIA для достижения разделения в электрической области.Суть этого решения заключается в выборе TIA, который требует, чтобы TIA имел пропускную способность 1 ~ 10 Гбит/с, и в то же время TIA имел быстрый отклик в пределах этой полосы пропускания.Только с помощью текущего параметра TIA можно быстро получить значение ответа, чувствительность приема может быть гарантирована.Это решение значительно упрощает внедрение и позволяет контролировать затраты.В реальной конструкции мы обычно выбираем вторую схему для достижения пакетного приема с двойной скоростью.
2.3 Проектирование аппаратной схемы на приемной стороне
На рис. 4 представлена аппаратная схема приемной части пакета.При наличии импульсного оптического входа APD преобразует оптический сигнал в слабый электрический сигнал и отправляет его в TIA.Сигнал усиливается TIA в электрический сигнал 10G или 1G.Электрический сигнал 10G подается на LA 10G через положительную связь TIA, а электрический сигнал 1G подается на LA 1G через отрицательную связь TIA.Конденсаторы C2 и C3 представляют собой разделительные конденсаторы, используемые для достижения выходного напряжения 10G и 1G по переменному току.Метод, связанный по переменному току, был выбран потому, что он проще, чем метод, связанный по постоянному току.
Однако связь по переменному току имеет заряд и разряд конденсатора, а на скорость реакции на сигнал влияет постоянная времени заряда и разряда, то есть на сигнал невозможно отреагировать вовремя.Эта функция приводит к потере определенного времени установления приема, поэтому важно выбрать емкость разделительного конденсатора по переменному току.Если выбран меньший разделительный конденсатор, время установления может быть сокращено, и сигнал, передаваемый ONU в каждом временном интервале, может быть полностью принят, не влияя на эффект приема, поскольку время установления приема слишком велико, и поступление следующего времени слот.
Однако слишком маленькая емкость повлияет на эффект связи и значительно снизит стабильность приема.Большая емкость может уменьшить джиттер системы и улучшить чувствительность приемной стороны.Следовательно, чтобы учесть время установления приема и чувствительность приема, необходимо выбрать соответствующие разделительные конденсаторы C2 и C3.Кроме того, для обеспечения стабильности входного электрического сигнала к отрицательному выводу ЛА подключаются разделительный конденсатор и согласующий резистор сопротивлением 50 Ом.
Схема LVPECL (логика связи с положительным эмиттером низкого напряжения), состоящая из резисторов R4 и R5 (R6 и R7) и источника напряжения 2,0 В постоянного тока через выход дифференциального сигнала с помощью 10G (1G) LA.электрический сигнал.
2.4 Раздел запуска
Передающая часть симметричного оптического модуля OLT 10G EPON в основном разделена на две передающие части 1,25 и 10G, которые соответственно отправляют сигналы с длиной волны 1490 и 1577 нм в нисходящую линию связи.Если взять в качестве примера передающую часть 10G, то пара дифференциальных сигналов 10G поступает в микросхему CDR (Clock Shaping), подключается по переменному току к микросхеме драйвера 10G и, наконец, дифференциально вводится в лазер 10G.Поскольку изменение температуры будет иметь большое влияние на длину волны лазерного излучения, чтобы стабилизировать длину волны до уровня, требуемого протоколом (протокол требует 1575 ~ 1580 нм), необходимо отрегулировать рабочий ток схемы ТЕС, поэтому что выходную длину волны можно хорошо контролировать.
3. Результаты испытаний и анализ
К основным показателям тестирования симметричного оптического модуля OLT 10G EPON относятся время настройки приемника, чувствительность приемника и глазковая диаграмма передачи.Конкретные тесты заключаются в следующем:
(1) Получить время установки
В нормальной рабочей среде с импульсной оптической мощностью восходящей линии связи -24,0 дБм оптический сигнал, излучаемый источником импульсного света, используется в качестве начальной точки измерения, а модуль получает и устанавливает полный электрический сигнал в качестве конечной точки измерения, игнорируя временная задержка света в тестируемом волокне. Измеренное время установки приема пакета 1G составляет 76,7 нс, что соответствует международному стандарту <400 нс;Время настройки приема пакета 10G составляет 241,8 нс, что также соответствует международному стандарту <800 нс.
3. Результаты испытаний и анализ
К основным показателям тестирования симметричного оптического модуля OLT 10G EPON относятся время настройки приемника, чувствительность приемника и глазковая диаграмма передачи.Конкретные тесты заключаются в следующем:
(1) Получить время установки
В нормальной рабочей среде с импульсной оптической мощностью восходящей линии связи -24,0 дБм оптический сигнал, излучаемый источником импульсного света, используется в качестве начальной точки измерения, а модуль получает и устанавливает полный электрический сигнал в качестве конечной точки измерения, игнорируя временная задержка света в тестируемом волокне.Измеренное время установки приема пакета 1G составляет 76,7 нс, что соответствует международному стандарту <400 нс;Время настройки приема пакета 10G составляет 241,8 нс, что также соответствует международному стандарту <800 нс.
