V sistemu EPON je OLT povezan z več enotami ONU (optične omrežne enote) prek POS (pasivni optični razdelilnik).Kot jedro EPON bodo optični moduli OLT neposredno vplivali na delovanje celotnega sistema 10G EPON.
1. Uvod v simetrični optični modul 10G EPON OLT
Simetrični optični modul 10G EPON OLT uporablja načine rafalnega sprejema navzgor in neprekinjenega prenosa navzdol, ki se v glavnem uporabljata za optično/električno pretvorbo v sistemih 10G EPON.
Sprejemni del je sestavljen iz TIA (transimpedančnega ojačevalnika), APD (lavinske fotodiode) pri 1270 / 1310 nm in dveh LA (omejitvenih ojačevalnikov) pri hitrostih 1,25 in 10,3125 Gbit/s.
Oddajni del je sestavljen iz 10G EML (elektro-absorpcijski modulacijski laser) in 1,25 Gbit/s DFB (porazdeljen povratni laser), njegove valovne dolžine emisij pa so 1577 oziroma 1490 nm.
Pogonsko vezje vključuje digitalno vezje APC (samodejni nadzor optične moči) in vezje TEC (temperaturna kompenzacija) za vzdrževanje stabilne valovne dolžine laserske emisije 10G.Nadzor oddajnih in sprejemnih parametrov izvaja mikroračunalnik z enim čipom po protokolu SFF-8077iv4.5.
Ker sprejemni del optičnega modula OLT uporablja rafalni sprejem, je čas nastavitve sprejema še posebej pomemben.Če je čas vzpostavitve sprejema dolg, bo to močno vplivalo na občutljivost in lahko celo povzročilo, da rafalni sprejem ne bo deloval pravilno.V skladu z zahtevami protokola IEEE 802.3av mora biti čas vzpostavitve rafalnega sprejema 1,25 Gbit/s <400 ns, občutljivost rafalnega sprejema pa mora biti <-29,78 dBm s stopnjo bitne napake 10-12;in 10,3125 Gbit/s Čas nastavitve zaporednega sprejema mora biti <800 ns, občutljivost za zaporedni sprejem pa mora biti <-28,0 dBm s stopnjo bitne napake 10-3.
Zasnova simetričnega optičnega modula OLT 2.10G EPON
2.1 Projektna shema
10G EPON simetrični optični modul OLT je sestavljen iz triplekserja (trosmerni modul z enim vlaknom), oddajnega, sprejemnega in nadzornega.Triplekser vključuje dva laserja in detektor.Oddana in sprejeta svetloba sta integrirani v optično napravo prek WDM (multiplekser z delitvijo valovnih dolžin), da se doseže dvosmerni prenos po enem vlaknu.Njegova struktura je prikazana na sliki 1.
Oddajni del je sestavljen iz dveh laserjev, katerih glavna funkcija je pretvorba električnih signalov 1G oziroma 10G v optične signale in vzdrževanje stabilnosti optične moči v stanju zaprte zanke prek digitalnega APC vezja.Istočasno mikroračunalnik z enim čipom nadzoruje velikost modulacijskega toka, da doseže ekstinkcijsko razmerje, ki ga zahteva sistem.Vezje TEC je dodano oddajnemu vezju 10G, kar močno stabilizira izhodno valovno dolžino 10G laserja.Sprejemni del uporablja APD za pretvorbo zaznanega izbruha optičnega signala v električni signal in ga po ojačanju in oblikovanju oddaja.Da bi zagotovili, da lahko občutljivost doseže idealno območje, je treba APD zagotoviti stabilen visok tlak pri različnih temperaturah.Računalnik z enim čipom doseže ta cilj s krmiljenjem visokonapetostnega vezja APD.
2.2 Izvedba dvostopenjskega rafalnega sprejema
Sprejemni del simetričnega optičnega modula 10G EPON OLT uporablja metodo rafalnega sprejema.Sprejemati mora rafalne signale dveh različnih hitrosti 1,25 in 10,3125 Gbit/s, kar zahteva, da sprejemni del lahko dobro razlikuje optične signale teh dveh različnih hitrosti, da dobi stabilne izhodne električne signale.Tu sta predlagani dve shemi za izvedbo dvostopenjskega rafalnega sprejema optičnih modulov OLT.
Ker vhodni optični signal uporablja tehnologijo TDMA (Time Division Multiple Access), lahko hkrati obstaja samo ena stopnja rafalne svetlobe.Vhodni signal je mogoče ločiti v optični domeni prek optičnega razdelilnika 1:2, kot je prikazano na sliki 2. Ali pa uporabite samo detektor visoke hitrosti za pretvorbo optičnih signalov 1G in 10G v šibke električne signale in nato ločite dva električna signale z različnimi hitrostmi prek TIA večje pasovne širine, kot je prikazano na sliki 3.
Prva shema, prikazana na sliki 2, bo povzročila določeno vneseno izgubo, ko svetloba prehaja skozi optični razdelilnik 1:2, ki mora ojačati vhodni optični signal, zato je optični ojačevalnik nameščen pred optičnim razdelilnikom.Ločeni optični signali so nato podvrženi optični/električni pretvorbi z detektorji različnih stopenj, na koncu pa se pridobita dve vrsti stabilnih električnih signalov.Največja slabost te rešitve je, da sta uporabljena optični ojačevalnik in optični razdelilnik 1:2, za pretvorbo optičnega signala pa sta potrebna dva detektorja, kar dodatno zaplete izvedbo in podraži.
V drugi shemi, prikazani na sl.Kot je prikazano na sliki 3, mora vhodni optični signal preiti le skozi detektor in TIA, da se doseže ločitev v električni domeni.Jedro te rešitve je v izbiri TIA, ki zahteva, da ima TIA pasovno širino 1 ~ 10 Gbit/s, hkrati pa ima TIA hiter odziv znotraj te pasovne širine.Samo s trenutnim parametrom TIA lahko hitro dobite vrednost odziva, sprejemna občutljivost je lahko dobro zagotovljena.Ta rešitev močno zmanjša kompleksnost izvedbe in ohranja stroške pod nadzorom.V dejanski zasnovi na splošno izberemo drugo shemo, da dosežemo rafalni sprejem z dvojno hitrostjo.
2.3 Zasnova strojnega vezja na sprejemnem koncu
Slika 4 je strojno vezje sprejemnega dela za rafal.Ko pride do rafalnega optičnega vhoda, APD pretvori optični signal v šibek električni signal in ga pošlje v TIA.Signal TIA ojača v električni signal 10G ali 1G.Električni signal 10G se vnese v 10G LA prek pozitivne sklopitve TIA, električni signal 1G pa se vnese v 1G LA prek negativne sklopitve TIA.Kondenzatorja C2 in C3 sta sklopitvena kondenzatorja, ki se uporabljata za doseganje 10G in 1G AC-sklopljenega izhoda.Metoda AC-sklopa je bila izbrana, ker je preprostejša od metode DC-sklopa.
Vendar ima AC sklopka polnjenje in praznjenje kondenzatorja, na hitrost odziva na signal pa vpliva časovna konstanta polnjenja in praznjenja, kar pomeni, da se na signal ni mogoče pravočasno odzvati.Ta funkcija bo zagotovo izgubila določeno količino časa za uravnavanje sprejema, zato je pomembno izbrati, kako velik je AC sklopitveni kondenzator.Če je izbran manjši spojni kondenzator, se lahko čas umirjanja skrajša in signal, ki ga oddaja ONU v vsaki časovni reži, lahko v celoti sprejme, ne da bi to vplivalo na učinek sprejema, ker je čas uravnavanja sprejema predolg in prihod naslednjega časa reža.
Vendar bo premajhna kapacitivnost vplivala na učinek sklopitve in močno zmanjšala stabilnost sprejema.Večja kapacitivnost lahko zmanjša tresenje sistema in izboljša občutljivost sprejemnega konca.Da bi torej upoštevali čas uravnavanja sprejema in občutljivost sprejema, je treba izbrati ustrezna sklopitvena kondenzatorja C2 in C3.Poleg tega sta za zagotovitev stabilnosti vhodnega električnega signala na negativni priključek LA priključena sklopni kondenzator in ustrezni upor z uporom 50Ω.
LVPECL (Low Voltage Positive Emitter Coupling Logic) vezje, sestavljeno iz uporov R4 in R5 (R6 in R7) ter vira enosmerne napetosti 2,0 V prek izhoda diferenčnega signala 10G (1G) LA.električni signal.
2.4 Zagonski razdelek
Oddajni del simetričnega optičnega modula 10G EPON OLT je v glavnem razdeljen na dva dela oddajanja 1,25 in 10G, ki pošiljata signale z valovno dolžino 1490 oziroma 1577 nm v povezavo navzdol.Če vzamemo za primer oddajni del 10G, par diferencialnih signalov 10G vstopi v čip CDR (Clock Shaping), je AC-spojen z gonilniškim čipom 10G in je na koncu diferencialno vnesen v 10G laser.Ker bo temperaturna sprememba močno vplivala na valovno dolžino laserske emisije, je treba za stabilizacijo valovne dolžine na raven, ki jo zahteva protokol (protokol zahteva 1575 ~ 1580 nm), delovni tok vezja TEC prilagoditi, tako da da je mogoče dobro nadzorovati izhodno valovno dolžino.
3. Rezultati testov in analiza
Glavni preskusni indikatorji simetričnega optičnega modula OLT 10G EPON vključujejo čas nastavitve sprejemnika, občutljivost sprejemnika in oddajni očesni diagram.Posebni testi so naslednji:
(1) Čas nastavitve sprejema
V normalnem delovnem okolju z optično močjo izbruha navzgornje povezave -24,0 dBm se optični signal, ki ga oddaja vir izbruha svetlobe, uporabi kot izhodiščna točka merjenja, modul pa sprejme in vzpostavi celoten električni signal kot končno točko merjenja, pri čemer ne upošteva časovna zakasnitev svetlobe v testnem vlaknu. Izmerjeni nastavitveni čas rafalnega sprejema 1G je 76,7 ns, kar ustreza mednarodnemu standardu <400 ns;nastavitveni čas rafalnega sprejema 10G je 241,8 ns, kar prav tako ustreza mednarodnemu standardu <800 ns.
3. Rezultati testov in analiza
Glavni preskusni indikatorji simetričnega optičnega modula OLT 10G EPON vključujejo čas nastavitve sprejemnika, občutljivost sprejemnika in oddajni očesni diagram.Posebni testi so naslednji:
(1) Čas nastavitve sprejema
V normalnem delovnem okolju z optično močjo izbruha navzgornje povezave -24,0 dBm se optični signal, ki ga oddaja vir izbruha svetlobe, uporabi kot izhodiščna točka merjenja, modul pa sprejme in vzpostavi celoten električni signal kot končno točko merjenja, pri čemer ne upošteva časovni zamik svetlobe v testnem vlaknu.Izmerjeni čas nastavitve rafalnega sprejema 1G je 76,7 ns, kar ustreza mednarodnemu standardu <400 ns;nastavitveni čas rafalnega sprejema 10G je 241,8 ns, kar prav tako ustreza mednarodnemu standardu <800 ns.
