EPON-süsteemis onOLTon ühendatud mitmegaONU-d(optilised võrguüksused) POS-i (passiivne optiline jaotur) kaudu. EPONi tuumanaOLToptilised moodulid mõjutavad otseselt kogu 10G EPON süsteemi tööd.
1. Sissejuhatus 10G EPON sümmeetrilisseOLToptiline moodul
10G EPON sümmeetrilineOLToptiline moodul kasutab üleslingi sarivõtte vastuvõtu ja allalingi pideva edastamise režiime, mida kasutatakse peamiselt optiliseks / elektriliseks muundamiseks 10G EPON-süsteemides.
Vastuvõtuosa koosneb TIA-st (transimpedantsi võimendi), APD-st (Avalanche Photodiode) 1270 / 1310 nm ja kahest LA-st (piirvõimendist) kiirusega 1,25 ja 10,3125 Gbit / s.
Saateosa koosneb 10G EML-ist (elektroabsorptsioonimodulatsiooni laser) ja 1,25 Gbit/s DFB-st (hajutatud tagasiside laser) ning selle emissiooni lainepikkused on vastavalt 1577 ja 1490 nm.
Juhtimisahel sisaldab digitaalset APC (Automatic Optical Power Control) vooluahelat ja TEC (Temperature Compensation) vooluahelat stabiilse 10G laserkiirguse lainepikkuse säilitamiseks. Edastava ja vastuvõtva parameetri jälgimist teostab ühe kiibiga mikroarvuti vastavalt protokollile SFF-8077iv4.5.
Kuna vastuvõtt lõpuksOLToptiline moodul kasutab sarivõtte vastuvõttu, vastuvõtu seadistamise aeg on eriti oluline. Kui vastuvõtu settimise aeg on pikk, mõjutab see oluliselt tundlikkust ja võib isegi põhjustada sarivõtte vastuvõtu ebaõiget toimimist. Vastavalt IEEE 802.3av protokolli nõuetele peab 1,25 Gbit / s sarivõtte vastuvõtu loomise aeg olema <400 ns ja sarivõtte vastuvõtu tundlikkus <-29,78 dBm bitiveamääraga 10-12; ja 10,3125 Gbit / s Sarivõtete vastuvõtmise seadistamise aeg peab olema <800 ns ja sarivõtte vastuvõtu tundlikkus peab olema <-28,0 dBm bitiveamääraga 10-3.
2,10G EPON sümmeetrilineOLToptilise mooduli disain
2.1 Projekteerimisskeem
10G EPON sümmeetrilineOLToptiline moodul koosneb triplekserist (ühe kiuga kolmesuunaline moodul), mis edastab, võtab vastu ja jälgib. Triplekser sisaldab kahte laserit ja detektorit. Edastatud valgus ja vastuvõetud valgus integreeritakse optilisse seadmesse WDM-i (Wavelength Division Multiplexer) kaudu, et saavutada ühekiuline kahesuunaline edastus. Selle struktuur on näidatud joonisel 1.
Saateosa koosneb kahest laserist, mille põhiülesanne on vastavalt 1G ja 10G elektriliste signaalide muutmine optilisteks signaalideks ning optilise võimsuse stabiilsuse säilitamine suletud ahela olekus läbi digitaalse APC ahela. Samal ajal juhib ühe kiibiga mikroarvuti modulatsioonivoolu suurust, et saada süsteemi jaoks vajalik väljasuremisaste. 10G saateahelale lisatakse TEC-ahel, mis stabiliseerib oluliselt 10G laseri väljundlainepikkust. Vastuvõttev osa kasutab APD-d, et teisendada tuvastatud purske optiline signaal elektriliseks signaaliks ja väljastada see pärast võimendamist ja kujundamist. Tagamaks, et tundlikkus võib jõuda ideaalse vahemikuni, on vaja tagada APD-le stabiilne kõrge rõhk erinevatel temperatuuridel. Ühe kiibiga arvuti saavutab selle eesmärgi APD kõrgepingeahela juhtimisega.
2.2 Kahe kiirusega sarivõtte vastuvõtt
10G EPON sümmeetrilise vastuvõttev osaOLToptiline moodul kasutab sarivõtte vastuvõtumeetodit. See peab vastu võtma kahe erineva kiirusega 1,25 ja 10,3125 Gbit / s sarivõttesignaale, mis eeldab, et vastuvõttev osa suudab nende kahe erineva kiirusega optilisi signaale hästi eristada, et saada stabiilseid väljundelektrilisi signaale. Kaks skeemi kahe kiirusega sarivõtte vastuvõtmiseksOLTSiin pakutakse välja optilised moodulid.
Kuna sisend optiline signaal kasutab TDMA (Time Division Multiple Access) tehnoloogiat, võib korraga esineda ainult üks sarivõtte valgustihe. Sisendsignaali saab optilises domeenis eraldada 1:2 optilise jaoturi kaudu, nagu on näidatud joonisel 2. Või kasutage 1G ja 10G optiliste signaalide nõrkadeks elektrilisteks signaalideks teisendamiseks ainult kiiret detektorit ning seejärel eraldage kaks elektrilist elektrilist signaali. erineva kiirusega signaale suurema ribalaiusega TIA kaudu, nagu on näidatud joonisel 3.
Esimene joonisel 2 näidatud skeem toob kaasa teatud sisestuskadu, kui valgus läbib 1:2 optilist jaoturit, mis peab võimendama optilist sisendsignaali, seega paigaldatakse optilise jaoturi ette optiline võimendi. Eraldatud optilised signaalid muundatakse seejärel erineva kiirusega detektoritega optilisele/elektrilisele muundamisele ja lõpuks saadakse kahte tüüpi stabiilsed elektrisignaali väljundid. Selle lahenduse suurimaks miinuseks on see, et kasutatakse optilist võimendit ja 1:2 optilist jaoturit ning optilise signaali teisendamiseks on vaja kahte detektorit, mis suurendab teostuse keerukust ja suurendab kulusid.
Teisel joonisel fig. Nagu on näidatud joonisel 3, peab optiline sisendsignaal läbima ainult detektori ja TIA, et saavutada elektrilise domeeni eraldamine. Selle lahenduse tuum seisneb TIA valikus, mis eeldab, et TIA ribalaius on 1–10 Gbit/s ja samal ajal on TIA-l selle ribalaiuse piires kiire reaktsioon. Ainult praeguse TIA parameetri kaudu saab vastuse väärtuse kiiresti, vastuvõtutundlikkuse saab hästi garanteerida. See lahendus vähendab oluliselt juurutamise keerukust ja hoiab kulud kontrolli all. Tegelikus disainis valime kahe kiirusega sarivõtte vastuvõtmiseks üldjuhul teise skeemi.
2.3 Riistvaralise vooluringi projekteerimine vastuvõtvas otsas
Joonis fig 4 on purske vastuvõtva osa riistvaraahel. Kui on olemas katkendlik optiline sisend, muundab APD optilise signaali nõrgaks elektrisignaaliks ja saadab selle TIA-le. TIA võimendab signaali 10G või 1G elektrisignaaliks. 10G elektriline signaal sisestatakse 10G LA-sse TIA positiivse sidestuse kaudu ja 1G elektriline signaal sisestatakse 1G LA-sse TIA negatiivse sidestuse kaudu. Kondensaatorid C2 ja C3 on ühenduskondensaatorid, mida kasutatakse 10G ja 1G vahelduvvooluga ühendatud väljundi saavutamiseks. Vahelduvvooluga seotud meetod valiti, kuna see on lihtsam kui alalisvooluga seotud meetod.
Vahelduvvooluühendusel on aga kondensaatori laadimine ja tühjenemine ning signaali reageerimiskiirust mõjutab laadimise ja tühjenemise ajakonstant, st signaalile ei suudeta õigeaegselt reageerida. See funktsioon kaotab kindlasti teatud hulga vastuvõtu settimisaega, mistõttu on oluline valida vahelduvvoolu ühenduskondensaatori suurus. Kui valite väiksema ühenduskondensaatori, saab settimisaega lühendada ja signaali edastadaONUigas ajapilus saab täielikult vastu võtta, ilma et see mõjutaks vastuvõtuefekti, kuna vastuvõtu settimise aeg on liiga pikk ja järgmise ajapilu saabumine.
Liiga väike mahtuvus mõjutab aga sidestusefekti ja vähendab oluliselt vastuvõtu stabiilsust. Suurem mahtuvus võib vähendada süsteemi värinat ja parandada vastuvõtuotsa tundlikkust. Seetõttu tuleb vastuvõtu settimisaja ja vastuvõtu tundlikkuse arvessevõtmiseks valida sobivad ühenduskondensaatorid C2 ja C3. Lisaks ühendatakse LA miinusklemmiga sisendelektrisignaali stabiilsuse tagamiseks sidestuskondensaator ja sobitustakisti takistusega 50Ω.
LVPECL (Low Voltage Positive Emitter Coupling Logic) ahel, mis koosneb takistitest R4 ja R5 (R6 ja R7) ning 2,0 V alalispingeallikast läbi 10G (1G) LA diferentsiaalsignaali väljundi. elektriline signaal.
2.4 Käivitamise sektsioon
10G EPONi sümmeetriline edastav osaOLTOptiline moodul jaguneb peamiselt kaheks osaks 1,25 ja 10G edastamiseks, mis saadavad allalingile vastavalt signaale lainepikkusega 1490 ja 1577 nm. Võttes näiteks 10G edastava osa, siseneb paar 10G diferentsiaalsignaali CDR-kiibile (Clock Shaping), ühendatakse vahelduvvooluga 10G draiveri kiibiga ja lõpuks sisestatakse diferentsiaalselt 10G laserisse. Kuna temperatuurimuutusel on suur mõju laserkiirguse lainepikkusele, tuleb lainepikkuse stabiliseerimiseks protokollis nõutavale tasemele (protokoll nõuab 1575 ~ 1580 nm) TEC-ahela töövoolu reguleerimist, nii et et väljundlainepikkust saab hästi kontrollida.
3. Testi tulemused ja analüüs
10G EPON sümmeetrilised peamised testinäitajadOLToptiline moodul sisaldab vastuvõtja seadistamise aega, vastuvõtja tundlikkust ja edastussilma diagrammi. Spetsiifilised testid on järgmised:
(1) Vastuvõtu seadistamise aeg
Tavalises töökeskkonnas, kus üleslingi sarivõtte optiline võimsus on –24,0 dBm, kasutatakse mõõtmise alguspunktina sarivõtte valgusallika poolt kiiratavat optilist signaali ning moodul võtab vastu ja loob mõõtmise lõpp-punktina täieliku elektrisignaali, ignoreerides valguse viivitus katsekius. Mõõdetud 1G sarivõtte vastuvõtu seadistamise aeg on 76,7 ns, mis vastab rahvusvahelisele standardile <400 ns; 10G sarivõtte vastuvõtu seadistamise aeg on 241,8 ns, mis vastab ka rahvusvahelisele standardile <800 ns.
3. Testi tulemused ja analüüs
10G EPON sümmeetrilised peamised testinäitajadOLToptiline moodul sisaldab vastuvõtja seadistamise aega, vastuvõtja tundlikkust ja edastussilma diagrammi. Spetsiifilised testid on järgmised:
(1) Vastuvõtu seadistamise aeg
Tavalises töökeskkonnas, kus üleslingi sarivõtte optiline võimsus on –24,0 dBm, kasutatakse mõõtmise alguspunktina sarivõtte valgusallika poolt kiiratavat optilist signaali ning moodul võtab vastu ja loob mõõtmise lõpp-punktina täieliku elektrisignaali, ignoreerides valguse viivitus katsekius. Mõõdetud 1G sarivõtte vastuvõtu seadistamise aeg on 76,7 ns, mis vastab rahvusvahelisele standardile <400 ns; 10G sarivõtte vastuvõtu seadistamise aeg on 241,8 ns, mis vastab ka rahvusvahelisele standardile <800 ns.
