V systéme EPON je OLT pripojený k viacerým jednotkám ONU (jednotky optickej siete) cez POS (pasívny optický rozbočovač).Ako jadro EPON, OLT optické moduly budú priamo ovplyvňovať prevádzku celého 10G EPON systému.
1.Úvod do 10G EPON symetrického OLT optického modulu
10G EPON symetrický OLT optický modul využíva režimy uplink burst príjmu a downlink kontinuálneho prenosu, ktoré sa používajú hlavne na optickú / elektrickú konverziu v 10G EPON systémoch.
Prijímacia časť pozostáva z TIA (transimpedančný zosilňovač), APD (Avalanche Photodiode) pri 1270 / 1310 nm a dvoch LA (obmedzujúcich zosilňovačov) pri rýchlostiach 1,25 a 10,3125 Gbit/s.
Vysielací koniec sa skladá z 10G EML (elektroabsorpčný modulačný laser) a 1,25 Gbit/s DFB (laser s distribuovanou spätnou väzbou) a jeho emisné vlnové dĺžky sú 1577 a 1490 nm.
Budiaci obvod obsahuje digitálny obvod APC (Automatic Optical Power Control) a obvod TEC (Temperature Compensation) na udržiavanie stabilnej vlnovej dĺžky laserovej emisie 10G.Monitorovanie vysielacích a prijímacích parametrov je realizované jednočipovým mikropočítačom podľa protokolu SFF-8077iv4.5.
Pretože prijímacia časť optického modulu OLT využíva zhlukový príjem, čas nastavenia príjmu je obzvlášť dôležitý.Ak je čas ustálenia príjmu dlhý, výrazne to ovplyvní citlivosť a môže dokonca spôsobiť, že sekvenčný príjem nebude fungovať správne.Podľa požiadaviek protokolu IEEE 802.3av musí byť čas vytvorenia zhlukového príjmu 1,25 Gbit/s <400 ns a citlivosť príjmu zhluku musí byť <-29,78 dBm s bitovou chybovosťou 10-12;a 10,3125 Gbit/s Čas nastavenia príjmu zhluku musí byť <800ns a citlivosť príjmu zhluku musí byť <-28,0 dBm s bitovou chybovosťou 10-3.
Dizajn symetrického optického modulu OLT 2.10G EPON
2.1 Schéma návrhu
10G EPON symetrický OLT optický modul sa skladá z triplexera (jednovláknový trojcestný modul), ktorý vysiela, prijíma a monitoruje.Triplexer obsahuje dva lasery a detektor.Prechádzajúce svetlo a prijímané svetlo sú integrované do optického zariadenia prostredníctvom WDM (Wavelength Division Multiplexer), aby sa dosiahol obojsmerný prenos jedným vláknom.Jeho štruktúra je znázornená na obrázku 1.
Vysielaciu časť tvoria dva lasery, ktorých hlavnou funkciou je konvertovať elektrické signály 1G a 10G na optické signály a udržiavať stabilitu optického výkonu v stave uzavretej slučky prostredníctvom digitálneho obvodu APC.Jednočipový mikropočítač zároveň riadi veľkosť modulačného prúdu, aby sa získal pomer zhasnutia požadovaný systémom.TEC obvod je pridaný k 10G vysielaciemu obvodu, ktorý výrazne stabilizuje výstupnú vlnovú dĺžku 10G laseru.Prijímacia časť používa APD na konverziu detekovaného zhlukového optického signálu na elektrický signál a po zosilnení a tvarovaní ho odošle.Aby sa zabezpečilo, že citlivosť môže dosiahnuť ideálny rozsah, je potrebné zabezpečiť stabilný vysoký tlak APD pri rôznych teplotách.Jednočipový počítač tento cieľ dosahuje riadením vysokonapäťového obvodu APD.
2.2 Implementácia dvojitého nárazového príjmu
Prijímacia časť 10G EPON symetrického optického modulu OLT využíva metódu nárazového príjmu.Potrebuje prijímať zhlukové signály dvoch rôznych rýchlostí 1,25 a 10,3125 Gbit/s, čo vyžaduje, aby prijímacia časť bola schopná dobre rozlíšiť optické signály týchto dvoch rôznych rýchlostí, aby sa získali stabilné výstupné elektrické signály.Navrhujú sa tu dve schémy na implementáciu dvojrýchlostného zhlukového príjmu optických modulov OLT.
Pretože vstupný optický signál využíva technológiu TDMA (Time Division Multiple Access), môže súčasne existovať iba jedna frekvencia zhlukového svetla.Vstupný signál môže byť oddelený v optickej doméne pomocou optického rozdeľovača 1: 2, ako je znázornené na obrázku 2. Alebo použite iba vysokorýchlostný detektor na konverziu optických signálov 1G a 10G na slabé elektrické signály a potom oddeľte dva elektrické signály. signály s rôznymi rýchlosťami cez TIA s väčšou šírkou pásma, ako je znázornené na obrázku 3.
Prvá schéma znázornená na obrázku 2 prinesie určitý vložný úbytok pri prechode svetla cez optický rozbočovač 1:2, ktorý musí zosilniť vstupný optický signál, preto je pred optický rozbočovač inštalovaný optický zosilňovač.Oddelené optické signály sa potom podrobia optickej/elektrickej konverzii detektormi rôznych rýchlostí a nakoniec sa získajú dva druhy stabilných výstupov elektrického signálu.Najväčšou nevýhodou tohto riešenia je, že je použitý optický zosilňovač a optický splitter 1:2 a na konverziu optického signálu sú potrebné dva detektory, čo zvyšuje náročnosť implementácie a zvyšuje cenu.
V druhej schéme znázornenej na obr.3, vstupný optický signál musí prejsť iba cez detektor a TIA, aby sa dosiahlo oddelenie v elektrickej doméne.Jadrom tohto riešenia je výber TIA, ktorý vyžaduje, aby TIA mala šírku pásma 1 ~ 10 Gbit/s a zároveň TIA mala v rámci tejto šírky pásma rýchlu odozvu.Len prostredníctvom aktuálneho parametra TIA možno rýchlo získať hodnotu odozvy, citlivosť príjmu môže byť dobre zaručená.Toto riešenie výrazne znižuje zložitosť implementácie a udržuje náklady pod kontrolou.V skutočnom dizajne vo všeobecnosti volíme druhú schému, aby sme dosiahli dvojaký rázový príjem.
2.3 Návrh hardvérového obvodu na prijímacom konci
Obr. 4 je hardvérový obvod časti na prijímanie impulzov.Keď dôjde k prasknutiu optického vstupu, APD konvertuje optický signál na slabý elektrický signál a odošle ho do TIA.Signál je zosilnený pomocou TIA na elektrický signál 10G alebo 1G.Elektrický signál 10G vstupuje do 10G LA cez kladnú väzbu TIA a elektrický signál 1G je na vstupe do 1G LA cez zápornú väzbu TIA.Kondenzátory C2 a C3 sú spojovacie kondenzátory používané na dosiahnutie 10G a 1G AC-spojeného výstupu.Metóda AC-coupled bola zvolená, pretože je jednoduchšia ako DC-coupled metóda.
Avšak AC väzba má nabíjanie a vybíjanie kondenzátora a rýchlosť odozvy na signál je ovplyvnená časovou konštantou nabíjania a vybíjania, to znamená, že na signál nie je možné reagovať včas.Táto funkcia nevyhnutne stratí určitú dobu ustálenia príjmu, takže je dôležité zvoliť, aký veľký je AC väzobný kondenzátor.Ak sa zvolí menší väzbový kondenzátor, čas ustálenia sa môže skrátiť a signál vysielaný ONU v každom časovom úseku možno úplne prijať bez ovplyvnenia efektu príjmu, pretože čas ustálenia príjmu je príliš dlhý a príchod ďalšieho času slot.
Príliš malá kapacita však ovplyvní väzbový efekt a výrazne zníži stabilitu príjmu.Väčšia kapacita môže znížiť chvenie systému a zlepšiť citlivosť prijímacieho konca.Preto, aby sa zohľadnil čas ustálenia príjmu a citlivosť príjmu, je potrebné zvoliť vhodné väzbové kondenzátory C2 a C3.Okrem toho, aby sa zabezpečila stabilita vstupného elektrického signálu, na zápornú svorku LA je pripojený väzbový kondenzátor a prispôsobovací odpor s odporom 50Ω.
Obvod LVPECL (Low Voltage Positive Emitter Coupling Logic) zložený z rezistorov R4 a R5 (R6 a R7) a zdroja jednosmerného napätia 2,0 V cez výstup diferenciálneho signálu pomocou 10G (1G) LA.elektrický signál.
2.4 Spustenie sekcie
Vysielacia časť 10G EPON symetrického optického modulu OLT je rozdelená hlavne na dve časti 1,25 a 10G vysielajúce, ktoré vysielajú signály s vlnovou dĺžkou 1490 a 1577 nm do downlinku.Ak si vezmeme 10G vysielaciu časť ako príklad, pár 10G diferenciálnych signálov vstupuje do CDR (Clock Shaping) čipu, je AC-spojený s 10G riadiacim čipom a nakoniec je diferenciálne privádzaný do 10G lasera.Pretože zmena teploty bude mať veľký vplyv na vlnovú dĺžku laserovej emisie, aby sa vlnová dĺžka stabilizovala na úroveň požadovanú protokolom (protokol vyžaduje 1575 ~ 1580 nm), je potrebné upraviť pracovný prúd obvodu TEC, takže že výstupná vlnová dĺžka sa dá dobre ovládať.
3. Výsledky testov a analýzy
Medzi hlavné testovacie indikátory 10G EPON symetrického optického modulu OLT patrí čas nastavenia prijímača, citlivosť prijímača a diagram vysielacieho oka.Konkrétne testy sú nasledovné:
(1) Čas nastavenia príjmu
V normálnom pracovnom prostredí zhlukového optického výkonu -24,0 dBm sa optický signál vyžarovaný zdrojom zhlukového svetla používa ako počiatočný bod merania a modul prijíma a vytvára úplný elektrický signál ako koncový bod merania, pričom ignoruje časové oneskorenie svetla v testovacom vlákne. Nameraný čas nastavenia príjmu impulzu 1G je 76,7 ns, čo spĺňa medzinárodný štandard <400 ns;čas nastavenia príjmu zhluku 10G je 241,8 ns, čo tiež spĺňa medzinárodný štandard <800 ns.
3. Výsledky testov a analýzy
Medzi hlavné testovacie indikátory 10G EPON symetrického optického modulu OLT patrí čas nastavenia prijímača, citlivosť prijímača a diagram vysielacieho oka.Konkrétne testy sú nasledovné:
(1) Čas nastavenia príjmu
V normálnom pracovnom prostredí zhlukového optického výkonu -24,0 dBm sa optický signál vyžarovaný zdrojom zhlukového svetla používa ako počiatočný bod merania a modul prijíma a vytvára úplný elektrický signál ako koncový bod merania, pričom ignoruje časové oneskorenie svetla v testovacom vlákne.Nameraný čas nastavenia príjmu zhluku 1G je 76,7 ns, čo spĺňa medzinárodný štandard <400 ns;čas nastavenia príjmu zhluku 10G je 241,8 ns, čo tiež spĺňa medzinárodný štandard <800 ns.
