I EPON-systemet är OLT ansluten till flera ONU:er (optiska nätverksenheter) via en POS (passiv optisk splitter).Som kärnan i EPON kommer OLT optiska moduler direkt att påverka driften av hela 10G EPON-systemet.
1.Introduktion till 10G EPON symmetrisk OLT optisk modul
Den 10G EPON symmetriska optiska OLT-modulen använder upplänkskurmottagning och nedlänks kontinuerliga överföringslägen, som huvudsakligen används för optisk/elektrisk konvertering i 10G EPON-system.
Mottagningsdelen består av en TIA (transimpedansförstärkare), en APD (Avalanche Photodiode) vid 1270 / 1310nm och två LA (begränsande förstärkare) med 1,25 och 10,3125 Gbit/s hastigheter.
Sändningsänden är sammansatt av en 10G EML (elektroabsorptionsmodulationslaser) och en 1,25 Gbit/s DFB (distribuerad återkopplingslaser), och dess emissionsvåglängder är 1577 respektive 1490nm.
Drivkretsen inkluderar en digital APC-krets (Automatic Optical Power Control) och en TEC-krets (Temperature Compensation) för att upprätthålla en stabil 10G laseremissionsvåglängd.Övervakningen av sändnings- och mottagningsparametern implementeras av mikrodatorn med ett chip enligt SFF-8077iv4.5-protokollet.
Eftersom den mottagande änden av den optiska OLT-modulen använder skurmottagning är inställningstiden för mottagning särskilt viktig.Om mottagningsinställningstiden är lång kommer det att påverka känsligheten i hög grad och kan till och med göra att burstmottagningen inte fungerar korrekt.Enligt kraven i IEEE 802.3av-protokollet måste etableringstiden för en 1,25 Gbit/s skurmottagning vara <400 ns, och känsligheten för skurmottagning måste vara <-29,78 dBm med en bitfelfrekvens på 10-12;och 10,3125 Gbit/s Inställningstiden för burstmottagning måste vara <800ns, och burstmottagningskänsligheten måste vara <-28,0 dBm med en bitfelfrekvens på 10-3.
2.10G EPON symmetrisk OLT optisk moduldesign
2.1 Designschema
Den 10G EPON symmetriska optiska OLT-modulen är sammansatt av en triplexer (enfiber trevägsmodul), sändning, mottagning och övervakning.Triplexern innehåller två lasrar och en detektor.Det sända ljuset och det mottagna ljuset integreras i den optiska enheten genom WDM (Wavelength Division Multiplexer) för att uppnå enkelfiber dubbelriktad överföring.Dess struktur visas i figur 1.
Sändningsdelen består av två lasrar, vars huvudsakliga funktion är att omvandla 1G respektive 10G elektriska signaler till optiska signaler, samt att bibehålla den optiska effektstabiliteten i ett sluten slingatillstånd genom en digital APC-krets.Samtidigt styr mikrodatorn med ett chip storleken på moduleringsströmmen för att erhålla det utsläckningsförhållande som krävs av systemet.TEC-kretsen läggs till 10G-sändningskretsen, vilket i hög grad stabiliserar utgångsvåglängden från 10G-lasern.Den mottagande delen använder APD för att omvandla den detekterade optiska signalen till en elektrisk signal och matar ut den efter förstärkning och formning.För att säkerställa att känsligheten kan nå det ideala intervallet är det nödvändigt att tillhandahålla ett stabilt högt tryck till APD vid olika temperaturer.Enchipsdatorn uppnår detta mål genom att styra APD-högspänningskretsen.
2.2 Implementering av dual-rate burst-mottagning
Den mottagande delen av den 10G EPON symmetriska optiska OLT-modulen använder en skurmottagningsmetod.Den behöver ta emot skursignaler med två olika hastigheter på 1,25 och 10,3125 Gbit/s, vilket kräver att den mottagande delen ska kunna särskilja de optiska signalerna för dessa två olika hastigheter väl för att få stabila elektriska utsignaler.Två scheman för att implementera dubbelhastighetsskurmottagning av optiska OLT-moduler föreslås här.
Eftersom den optiska ingångssignalen använder TDMA-teknik (Time Division Multiple Access) kan endast en hastighet av burstljus existera samtidigt.Insignalen kan separeras i den optiska domänen genom en 1:2 optisk splitter, som visas i figur 2. Eller använd endast en höghastighetsdetektor för att omvandla 1G och 10G optiska signaler till svaga elektriska signaler, och sedan separera två elektriska signaler signaler med olika hastigheter genom en TIA med större bandbredd, som visas i figur 3.
Det första schemat som visas i figur 2 kommer att medföra en viss insättningsförlust när ljuset passerar genom den optiska splittern 1:2, som måste förstärka den optiska insignalen, så en optisk förstärkare installeras framför den optiska splittern.De separerade optiska signalerna utsätts sedan för optisk/elektrisk omvandling av detektorer med olika hastigheter, och slutligen erhålls två typer av stabila elektriska signalutgångar.Den största nackdelen med denna lösning är att en optisk förstärkare och en 1:2 optisk splitter används, och två detektorer behövs för att konvertera den optiska signalen, vilket ökar komplexiteten i implementeringen och ökar kostnaden.
I det andra schemat som visas i FIG.3 behöver den optiska insignalen endast passera genom en detektor och en TIA för att uppnå separation i den elektriska domänen.Kärnan i denna lösning ligger i valet av TIA, vilket kräver att TIA har en bandbredd på 1 ~ 10Gbit/s, och samtidigt har TIA snabb respons inom denna bandbredd.Endast genom den aktuella parametern för TIA kan få svarsvärdet snabbt, mottagningskänsligheten kan garanteras väl.Denna lösning minskar implementeringens komplexitet avsevärt och håller kostnaderna under kontroll.I själva designen väljer vi i allmänhet det andra schemat för att uppnå dubbelhastighetsburstmottagning.
2.3 Design av hårdvarukretsen vid den mottagande änden
Fig. 4 är hårdvarukretsen för den skurmottagande delen.När det finns en burst optisk ingång omvandlar APD den optiska signalen till en svag elektrisk signal och skickar den till TIA.Signalen förstärks av TIA till en 10G eller 1G elektrisk signal.Den elektriska 10G-signalen matas in till 10G LA genom den positiva kopplingen av TIA, och den elektriska 1G-signalen matas in till 1G LA genom den negativa kopplingen av TIA.Kondensatorerna C2 och C3 är kopplingskondensatorer som används för att uppnå 10G och 1G AC-kopplad utgång.Den AC-kopplade metoden valdes eftersom den är enklare än den DC-kopplade metoden.
AC-kopplingen har dock kondensatorns laddning och urladdning, och svarshastigheten på signalen påverkas av laddnings- och urladdningstidskonstanten, det vill säga signalen kan inte svaras på i tid.Denna funktion är skyldig att förlora en viss mängd av mottagningsinställningstid, så det är viktigt att välja hur stor AC-kopplingskondensatorn.Om en mindre kopplingskondensator väljs kan inställningstiden förkortas och signalen som sänds av ONU i varje tidslucka kan tas emot helt utan att påverka mottagningseffekten eftersom mottagningsinställningstiden är för lång och ankomsten till nästa tid spår.
För liten kapacitans kommer dock att påverka kopplingseffekten och kraftigt minska mottagningsstabiliteten.Större kapacitans kan minska systemjitter och förbättra känsligheten hos den mottagande änden.Därför, för att ta hänsyn till mottagningsinställningstiden och mottagningskänsligheten, måste lämpliga kopplingskondensatorer C2 och C3 väljas.Dessutom, för att säkerställa stabiliteten hos den elektriska insignalen, är en kopplingskondensator och ett matchande motstånd med en resistans på 50Ω anslutna till den negativa terminalen på LA.
LVPECL (Low Voltage Positive Emitter Coupling Logic)-krets som består av motstånd R4 och R5 (R6 och R7) och en 2,0 V DC-spänningskälla genom differentialsignalen som matas ut med 10G (1G) LA.elektrisk signal.
2.4 Startsektion
Den sändande delen av den 10G EPON symmetriska OLT optiska modulen är huvudsakligen uppdelad i två delar av 1,25 och 10G sändning, som skickar signaler med en våglängd på 1490 respektive 1577 nm till nedlänken.Om man tar 10G-sändningsdelen som ett exempel, går ett par 10G-differentiella signaler in i ett CDR-chip (Clock Shaping), AC-kopplat till ett 10G-drivkrets och slutligen inmatas differentiellt i en 10G-laser.Eftersom temperaturförändringen kommer att ha en stor inverkan på laseremissionsvåglängden, för att stabilisera våglängden till den nivå som krävs av protokollet (protokollet kräver 1575 ~ 1580nm), måste arbetsströmmen för TEC-kretsen justeras, så att den utgående våglängden kan kontrolleras väl.
3. Testresultat och analys
De viktigaste testindikatorerna för den 10G EPON symmetriska optiska OLT-modulen inkluderar mottagarens inställningstid, mottagarens känslighet och sändningsögondiagram.De specifika testerna är följande:
(1) Ta emot inställningstid
Under den normala arbetsmiljön för upplänkskur optisk effekt på -24,0 dBm används den optiska signalen som sänds ut av burstljuskällan som mätningsstartpunkt, och modulen tar emot och upprättar en komplett elektrisk signal som mätslutpunkten, och ignorerar tidsfördröjning av ljus i testfibern. Den uppmätta 1G-burst-mottagningstiden är 76,7 ns, vilket uppfyller den internationella standarden på <400 ns;10G-burst-mottagningstiden är 241,8 ns, vilket också uppfyller den internationella standarden på <800 ns.
3. Testresultat och analys
De viktigaste testindikatorerna för den 10G EPON symmetriska optiska OLT-modulen inkluderar mottagarens inställningstid, mottagarens känslighet och sändningsögondiagram.De specifika testerna är följande:
(1) Ta emot inställningstid
Under den normala arbetsmiljön för upplänkskur optisk effekt på -24,0 dBm används den optiska signalen som sänds ut av burstljuskällan som mätningsstartpunkt, och modulen tar emot och upprättar en komplett elektrisk signal som mätslutpunkten, och ignorerar tidsfördröjning av ljus i testfibern.Den uppmätta 1G-burst-mottagningstiden är 76,7 ns, vilket uppfyller den internationella standarden på <400 ns;10G-burst-mottagningstiden är 241,8 ns, vilket också uppfyller den internationella standarden på <800 ns.
