EPON سسٹم میں، OLT ایک POS (غیر فعال آپٹیکل اسپلٹر) کے ذریعے متعدد ONUs (آپٹیکل نیٹ ورک یونٹس) سے منسلک ہوتا ہے۔EPON کے بنیادی کے طور پر، OLT آپٹیکل ماڈیولز پورے 10G EPON سسٹم کے آپریشن کو براہ راست متاثر کریں گے۔
1.10G EPON سڈول OLT آپٹیکل ماڈیول کا تعارف
10G EPON سمیٹریکل OLT آپٹیکل ماڈیول اپلنک برسٹ ریسیپشن اور ڈاؤن لنک مسلسل ٹرانسمیشن موڈز کا استعمال کرتا ہے، جو بنیادی طور پر 10G EPON سسٹمز میں آپٹیکل/الیکٹریکل کنورژن کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔
وصول کرنے والا حصہ ایک TIA (ٹرانسمپیڈنس ایمپلیفائر)، 1270/1310nm پر ایک APD (Avalanche Photodiode)، اور 1.25 اور 10.3125 Gbit/s کی شرح پر دو LA (محدود ایمپلیفائر) پر مشتمل ہے۔
ٹرانسمیٹنگ اینڈ 10G EML (الیکٹرو ابسورپشن ماڈیولیشن لیزر) اور 1.25 Gbit/s DFB (تقسیم شدہ فیڈ بیک لیزر) پر مشتمل ہے، اور اس کے اخراج کی طول موجیں بالترتیب 1577 اور 1490nm ہیں۔
ڈرائیونگ سرکٹ میں ایک مستحکم 10G لیزر اخراج طول موج کو برقرار رکھنے کے لیے ایک ڈیجیٹل اے پی سی (آٹومیٹک آپٹیکل پاور کنٹرول) سرکٹ اور ایک TEC (درجہ حرارت معاوضہ) سرکٹ شامل ہے۔ترسیل اور وصول کرنے والے پیرامیٹر کی نگرانی SFF-8077iv4.5 پروٹوکول کے مطابق سنگل چپ مائکرو کمپیوٹر کے ذریعے کی جاتی ہے۔
چونکہ OLT آپٹیکل ماڈیول کا وصول کنندہ برسٹ ریسیپشن کا استعمال کرتا ہے، اس لیے ریسیپشن سیٹ اپ کا وقت خاص طور پر اہم ہے۔اگر استقبالیہ طے کرنے کا وقت طویل ہے، تو یہ حساسیت کو بہت زیادہ متاثر کرے گا، اور یہاں تک کہ برسٹ ریسیپشن کے ٹھیک سے کام نہ کرنے کا سبب بھی بن سکتا ہے۔IEEE 802.3av پروٹوکول کی ضروریات کے مطابق، 1.25Gbit/s برسٹ ریسیپشن کا قیام کا وقت <400 ns ہونا چاہیے، اور برسٹ ریسیپشن کی حساسیت <-29.78 dBm ہونی چاہیے جس میں 10-12 کی بٹ ایرر ریٹ ہو گی۔اور 10.3125 Gbit/s برسٹ ریسیپشن سیٹ اپ ٹائم <800ns ہونا چاہیے، اور برسٹ ریسیپشن کی حساسیت <-28.0 dBm ہونی چاہیے جس میں 10-3 کی تھوڑی غلطی کی شرح ہو۔
2.10G EPON سڈول OLT آپٹیکل ماڈیول ڈیزائن
2.1 ڈیزائن سکیم
10G EPON سڈول OLT آپٹیکل ماڈیول ایک ٹرپلیکسر (سنگل فائبر تھری وے ماڈیول) پر مشتمل ہے، ٹرانسمیشن، وصول کرنا اور نگرانی کرتا ہے۔ٹرپلیکسر میں دو لیزر اور ایک ڈیٹیکٹر شامل ہے۔منتقل شدہ روشنی اور موصول ہونے والی روشنی کو WDM (ویو لینتھ ڈویژن ملٹی پلیکسر) کے ذریعے آپٹیکل ڈیوائس میں ضم کیا جاتا ہے تاکہ سنگل فائبر دو طرفہ ترسیل کو حاصل کیا جا سکے۔اس کی ساخت کو شکل 1 میں دکھایا گیا ہے۔
ٹرانسمیٹنگ حصہ دو لیزرز پر مشتمل ہے، جن کا بنیادی کام بالترتیب 1G اور 10G برقی سگنلز کو آپٹیکل سگنلز میں تبدیل کرنا اور ڈیجیٹل اے پی سی سرکٹ کے ذریعے بند لوپ حالت میں آپٹیکل پاور کے استحکام کو برقرار رکھنا ہے۔ایک ہی وقت میں، سنگل چپ مائیکرو کمپیوٹر ماڈیولیشن کرنٹ کی شدت کو کنٹرول کرتا ہے تاکہ سسٹم کے لیے مطلوبہ ختم ہونے کا تناسب حاصل کیا جا سکے۔TEC سرکٹ کو 10G ٹرانسمیٹنگ سرکٹ میں شامل کیا گیا ہے، جو 10G لیزر کی آؤٹ پٹ ویو لینتھ کو بہت زیادہ مستحکم کرتا ہے۔وصول کرنے والا حصہ APD کا استعمال کرتا ہے تاکہ پتہ چلنے والے برسٹ آپٹیکل سگنل کو برقی سگنل میں تبدیل کیا جا سکے، اور اسے بڑھاوا اور شکل دینے کے بعد آؤٹ پٹ کرتا ہے۔اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کہ حساسیت مثالی حد تک پہنچ سکتی ہے، مختلف درجہ حرارت پر اے پی ڈی کو مستحکم ہائی پریشر فراہم کرنا ضروری ہے۔ایک چپ والا کمپیوٹر APD ہائی وولٹیج سرکٹ کو کنٹرول کرکے اس مقصد کو حاصل کرتا ہے۔
2.2 دوہری شرح برسٹ ریسیپشن کا نفاذ
10G EPON سمیٹرک OLT آپٹیکل ماڈیول کا وصول کرنے والا حصہ برسٹ وصول کرنے کا طریقہ استعمال کرتا ہے۔اسے 1.25 اور 10.3125 Gbit/s کی دو مختلف شرحوں کے برسٹ سگنلز حاصل کرنے کی ضرورت ہے، جس کے لیے ضروری ہے کہ وصول کرنے والے حصے کو ان دو مختلف شرحوں کے آپٹیکل سگنلز کو اچھی طرح سے الگ کرنے کے قابل ہو تاکہ مستحکم آؤٹ پٹ برقی سگنل حاصل کیا جا سکے۔OLT آپٹیکل ماڈیولز کے ڈوئل ریٹ برسٹ ریسپشن کو لاگو کرنے کے لیے دو اسکیمیں یہاں تجویز کی گئی ہیں۔
چونکہ ان پٹ آپٹیکل سگنل TDMA (ٹائم ڈویژن ایک سے زیادہ رسائی) ٹیکنالوجی کا استعمال کرتا ہے، اس لیے ایک ہی وقت میں برسٹ لائٹ کی صرف ایک شرح موجود ہو سکتی ہے۔ان پٹ سگنل کو آپٹیکل ڈومین میں 1:2 آپٹیکل اسپلٹر کے ذریعے الگ کیا جا سکتا ہے، جیسا کہ شکل 2 میں دکھایا گیا ہے۔ یا 1G اور 10G آپٹیکل سگنلز کو کمزور برقی سگنلز میں تبدیل کرنے کے لیے صرف ایک تیز رفتار پکڑنے والا استعمال کریں، اور پھر دو برقی سگنلز کو الگ کریں۔ ایک بڑی بینڈوتھ TIA کے ذریعے مختلف شرحوں کے ساتھ سگنلز، جیسا کہ شکل 3 میں دکھایا گیا ہے۔
شکل 2 میں دکھائی گئی پہلی اسکیم جب روشنی 1:2 آپٹیکل اسپلٹر سے گزرتی ہے تو اس میں داخل ہونے کا ایک خاص نقصان ہوتا ہے، جس کو ان پٹ آپٹیکل سگنل کو بڑھانا چاہیے، اس لیے آپٹیکل اسپلٹر کے سامنے ایک آپٹیکل ایمپلیفائر نصب کیا جاتا ہے۔الگ کیے گئے آپٹیکل سگنلز کو پھر مختلف شرحوں کے ڈٹیکٹرز کے ذریعے آپٹیکل/برقی تبدیلی کا نشانہ بنایا جاتا ہے، اور آخر میں دو طرح کے مستحکم برقی سگنل آؤٹ پٹس حاصل کیے جاتے ہیں۔اس حل کا سب سے بڑا نقصان یہ ہے کہ ایک آپٹیکل ایمپلیفائر اور ایک 1:2 آپٹیکل اسپلٹر استعمال کیا جاتا ہے، اور آپٹیکل سگنل کو تبدیل کرنے کے لیے دو ڈیٹیکٹرز کی ضرورت ہوتی ہے، جس سے عمل درآمد کی پیچیدگی بڑھ جاتی ہے اور لاگت بڑھ جاتی ہے۔
تصویر میں دکھایا گیا دوسری سکیم میں.3، الیکٹرک ڈومین میں علیحدگی حاصل کرنے کے لیے ان پٹ آپٹیکل سگنل کو صرف ایک ڈیٹیکٹر اور TIA سے گزرنے کی ضرورت ہے۔اس حل کا بنیادی مقصد TIA کے انتخاب میں ہے، جس کے لیے TIA کو 1 ~ 10Gbit/s کی بینڈوتھ کی ضرورت ہوتی ہے، اور ساتھ ہی TIA کے پاس اس بینڈوتھ کے اندر تیزی سے ردعمل ہوتا ہے۔صرف TIA کے موجودہ پیرامیٹر کے ذریعے ہی ردعمل کی قدر تیزی سے حاصل کی جا سکتی ہے، وصول کرنے والی حساسیت کی اچھی طرح ضمانت دی جا سکتی ہے۔یہ حل عمل درآمد کی پیچیدگی کو بہت کم کرتا ہے اور اخراجات کو کنٹرول میں رکھتا ہے۔اصل ڈیزائن میں، ہم عام طور پر دوہری شرح برسٹ ریسیپشن حاصل کرنے کے لیے دوسری اسکیم کا انتخاب کرتے ہیں۔
2.3 وصول کرنے والے سرے پر ہارڈویئر سرکٹ کا ڈیزائن
تصویر 4 برسٹ وصول کرنے والے حصے کا ہارڈویئر سرکٹ ہے۔جب برسٹ آپٹیکل ان پٹ ہوتا ہے تو، اے پی ڈی آپٹیکل سگنل کو کمزور برقی سگنل میں تبدیل کرتا ہے اور اسے TIA کو بھیجتا ہے۔سگنل کو TIA کے ذریعے 10G یا 1G الیکٹریکل سگنل میں بڑھایا جاتا ہے۔10G الیکٹریکل سگنل TIA کے مثبت کپلنگ کے ذریعے 10G LA میں داخل ہوتا ہے، اور 1G الیکٹریکل سگنل TIA کے منفی کپلنگ کے ذریعے 1G LA میں ان پٹ ہوتا ہے۔Capacitors C2 اور C3 کپلنگ کیپسیٹرز ہیں جو 10G اور 1G AC-کپلڈ آؤٹ پٹ حاصل کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔AC-کپلڈ طریقہ کا انتخاب کیا گیا کیونکہ یہ DC-کپلڈ طریقہ سے آسان ہے۔
تاہم، AC کپلنگ میں کیپسیٹر کا چارج اور ڈسچارج ہوتا ہے، اور سگنل پر ردعمل کی رفتار چارج اور ڈسچارج ٹائم کنسٹنٹ سے متاثر ہوتی ہے، یعنی وقت پر سگنل کا جواب نہیں دیا جا سکتا۔یہ خصوصیت استقبالیہ طے کرنے کے وقت کی ایک خاص مقدار کو کھونے کا پابند ہے، لہذا یہ منتخب کرنا ضروری ہے کہ AC کپلنگ کیپسیٹر کتنا بڑا ہے۔اگر ایک چھوٹا کپلنگ کیپسیٹر منتخب کیا جاتا ہے، تو سیٹلنگ کا وقت کم کیا جا سکتا ہے، اور ہر ٹائم سلاٹ میں ONU کے ذریعے منتقل ہونے والے سگنل کو ریسیپشن اثر کو متاثر کیے بغیر مکمل طور پر موصول کیا جا سکتا ہے کیونکہ ریسیپشن سیٹلنگ کا وقت بہت طویل ہے اور اگلی بار کی آمد سلاٹ
تاہم، بہت کم گنجائش جوڑے کے اثر کو متاثر کرے گی اور استقبال کے استحکام کو بہت کم کرے گی۔بڑی گنجائش سسٹم کے گھمبیر کو کم کر سکتی ہے اور وصول کرنے والے سرے کی حساسیت کو بہتر بنا سکتی ہے۔لہذا، استقبالیہ طے کرنے کے وقت اور استقبال کی حساسیت کو مدنظر رکھنے کے لیے، مناسب کپلنگ کیپسیٹرز C2 اور C3 کو منتخب کرنے کی ضرورت ہے۔اس کے علاوہ، ان پٹ برقی سگنل کے استحکام کو یقینی بنانے کے لیے، 50Ω کی مزاحمت کے ساتھ ایک کپلنگ کیپسیٹر اور ایک مماثل ریزسٹر LA کے منفی ٹرمینل سے جڑے ہوئے ہیں۔
LVPECL (کم وولٹیج پازیٹو ایمیٹر کپلنگ لاجک) سرکٹ جس میں ریزسٹرس R4 اور R5 (R6 اور R7) اور 10G (1G) LA کے ذریعے ڈیفرینشل سگنل آؤٹ پٹ کے ذریعے 2.0 V DC وولٹیج سورس پر مشتمل ہے۔برقی سگنل.
2.4 سیکشن لانچ کریں۔
10G EPON سمیٹرک OLT آپٹیکل ماڈیول کا ٹرانسمیٹنگ حصہ بنیادی طور پر 1.25 اور 10G ٹرانسمیٹنگ کے دو حصوں میں تقسیم کیا گیا ہے، جو بالترتیب 1490 اور 1577 nm کی طول موج کے ساتھ سگنل بھیجتے ہیں۔مثال کے طور پر 10G ٹرانسمٹنگ والے حصے کو لے کر، 10G ڈیفرینشل سگنلز کا ایک جوڑا CDR (کلاک شیپنگ) چپ میں داخل ہوتا ہے، AC کے ساتھ 10G ڈرائیور چپ کے ساتھ جوڑا جاتا ہے، اور آخر میں 10G لیزر میں مختلف طریقے سے ان پٹ ہوتا ہے۔چونکہ درجہ حرارت کی تبدیلی کا لیزر اخراج طول موج پر بہت زیادہ اثر پڑے گا، پروٹوکول کے لیے مطلوبہ سطح پر طول موج کو مستحکم کرنے کے لیے (پروٹوکول کے لیے 1575 ~ 1580nm)، TEC سرکٹ کے ورکنگ کرنٹ کو ایڈجسٹ کرنے کی ضرورت ہے، اس لیے کہ آؤٹ پٹ طول موج کو اچھی طرح سے کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔
3. ٹیسٹ کے نتائج اور تجزیہ
10G EPON سمیٹرک OLT آپٹیکل ماڈیول کے اہم ٹیسٹ انڈیکیٹرز میں ریسیور سیٹ اپ ٹائم، ریسیور کی حساسیت، اور ٹرانسمٹ آئی ڈایاگرام شامل ہیں۔مخصوص ٹیسٹ مندرجہ ذیل ہیں:
(1) سیٹ اپ کا وقت وصول کریں۔
اپلنک برسٹ آپٹیکل پاور کے -24.0 dBm کے عام کام کرنے والے ماحول کے تحت، برسٹ لائٹ سورس سے خارج ہونے والے آپٹیکل سگنل کو پیمائش کے نقطہ آغاز کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، اور ماڈیول پیمائش کے اختتامی نقطہ کے طور پر ایک مکمل برقی سگنل حاصل کرتا ہے اور اسے نظر انداز کر دیتا ہے۔ ٹیسٹ فائبر میں روشنی کے وقت میں تاخیر۔ ماپا گیا 1G برسٹ ریسپشن سیٹ اپ ٹائم 76.7 ns ہے، جو <400 ns کے بین الاقوامی معیار پر پورا اترتا ہے۔10G برسٹ ریسیپشن سیٹ اپ ٹائم 241.8 ns ہے، جو کہ <800 ns کے بین الاقوامی معیار پر بھی پورا اترتا ہے۔
3. ٹیسٹ کے نتائج اور تجزیہ
10G EPON سمیٹرک OLT آپٹیکل ماڈیول کے اہم ٹیسٹ انڈیکیٹرز میں ریسیور سیٹ اپ ٹائم، ریسیور کی حساسیت، اور ٹرانسمٹ آئی ڈایاگرام شامل ہیں۔مخصوص ٹیسٹ مندرجہ ذیل ہیں:
(1) سیٹ اپ کا وقت وصول کریں۔
اپلنک برسٹ آپٹیکل پاور کے -24.0 dBm کے عام کام کرنے والے ماحول کے تحت، برسٹ لائٹ سورس سے خارج ہونے والے آپٹیکل سگنل کو پیمائش کے نقطہ آغاز کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، اور ماڈیول پیمائش کے اختتامی نقطہ کے طور پر ایک مکمل برقی سگنل حاصل کرتا ہے اور اسے نظر انداز کر دیتا ہے۔ ٹیسٹ فائبر میں روشنی کے وقت میں تاخیر۔ماپا گیا 1G برسٹ ریسیپشن سیٹ اپ ٹائم 76.7 ns ہے، جو <400 ns کے بین الاقوامی معیار پر پورا اترتا ہے۔10G برسٹ ریسیپشن سیٹ اپ ٹائم 241.8 ns ہے، جو کہ <800 ns کے بین الاقوامی معیار پر بھی پورا اترتا ہے۔
