EPON-järjestelmässäOLTon yhdistetty useaanONU:t(optiset verkkoyksiköt) POS:n (passiivinen optinen jakaja) kautta. EPONin ytimenäOLToptiset moduulit vaikuttavat suoraan koko 10G EPON -järjestelmän toimintaan.
1. Johdatus 10G EPON symmetriseenOLToptinen moduuli
10G EPON symmetrinenOLTOptinen moduuli käyttää uplink-purskevastaanotto- ja alaslinkin jatkuvaa lähetystiloja, joita käytetään pääasiassa optiseen / sähköiseen muuntamiseen 10G EPON -järjestelmissä.
Vastaanottava osa koostuu TIA:sta (transimpedanssivahvistimesta), APD:stä (Avalanche Photodiode) 1270 / 1310 nm:stä ja kahdesta LA:sta (rajoitusvahvistimesta) nopeuksilla 1,25 ja 10,3125 Gbit/s.
Lähetyspää koostuu 10G EML:stä (elektroabsorptiomodulaatiolaser) ja 1,25 Gbit/s DFB:stä (hajautettu palautelaser), ja sen emissioaallonpituudet ovat vastaavasti 1577 ja 1490nm.
Ohjauspiiri sisältää digitaalisen APC-piirin (Automatic Optical Power Control) ja TEC-piirin (Temperature Compensation) vakaan 10G laseremission aallonpituuden ylläpitämiseksi. Lähetys- ja vastaanottoparametrien valvonta toteutetaan yksisiruisella mikrotietokoneella SFF-8077iv4.5-protokollan mukaisesti.
Koska vastaanottava lopussaOLToptinen moduuli käyttää purskevastaanottoa, vastaanoton asetusaika on erityisen tärkeä. Jos vastaanoton asettumisaika on pitkä, se vaikuttaa suuresti herkkyyteen ja saattaa jopa aiheuttaa sen, että sarjakuvavastaanotto ei toimi kunnolla. IEEE 802.3av -protokollan vaatimusten mukaan 1,25 Gbit / s purskevastaanoton muodostusajan tulee olla <400 ns ja purskevastaanoton herkkyyden on oltava <-29,78 dBm bittivirhesuhteella 10-12; ja 10,3125 Gbit / s Purskevastaanoton asetusajan on oltava <800ns ja purskevastaanoton herkkyyden on oltava <-28,0 dBm bittivirhesuhteella 10-3.
2.10G EPON symmetrinenOLToptisen moduulin suunnittelu
2.1 Suunnittelukaavio
10G EPON symmetrinenOLToptinen moduuli koostuu triplekseistä (yksikuituinen kolmisuuntainen moduuli), joka lähettää, vastaanottaa ja valvoo. Triplekseri sisältää kaksi laseria ja ilmaisimen. Lähetetty valo ja vastaanotettu valo integroidaan optiseen laitteeseen WDM:n (Wavelength Division Multiplexer) kautta, jotta saavutetaan yksikuituinen kaksisuuntainen lähetys. Sen rakenne on esitetty kuvassa 1.
Lähettävä osa koostuu kahdesta laserista, joiden päätehtävänä on muuntaa 1G ja 10G sähköiset signaalit vastaavasti optisiksi signaaleiksi ja säilyttää optisen tehon stabiilisuus suljetun silmukan tilassa digitaalisen APC-piirin kautta. Samanaikaisesti yksisiruinen mikrotietokone ohjaa modulaatiovirran suuruutta saadakseen järjestelmän vaatiman sammutussuhteen. TEC-piiri lisätään 10G-lähetyspiiriin, mikä stabiloi suuresti 10G-laserin lähtöaallonpituutta. Vastaanottava osa muuntaa havaitun purskeoptisen signaalin sähköiseksi signaaliksi APD:n avulla ja lähettää sen vahvistuksen ja muotoilun jälkeen. Sen varmistamiseksi, että herkkyys voi saavuttaa ihanteellisen alueen, on välttämätöntä tarjota vakaa korkea paine APD:lle eri lämpötiloissa. Yksisiruinen tietokone saavuttaa tämän tavoitteen ohjaamalla APD-suurjännitepiiriä.
2.2 Kaksinopeuksisen purskevastaanoton toteuttaminen
Vastaanottava osa 10G EPON symmetrinenOLToptinen moduuli käyttää purskevastaanottomenetelmää. Sen on vastaanotettava purskesignaaleja kahdella eri nopeudella 1,25 ja 10,3125 Gbit / s, mikä edellyttää, että vastaanottava osa pystyy erottamaan näiden kahden eri nopeuden optiset signaalit hyvin, jotta saataisiin vakaat sähköiset lähtösignaalit. Kaksi järjestelmää kaksinopeuksisen purskevastaanoton toteuttamiseksiOLTtässä ehdotetaan optisia moduuleja.
Koska optinen tulosignaali käyttää TDMA-tekniikkaa (Time Division Multiple Access), vain yksi purskevalonopeus voi esiintyä samanaikaisesti. Tulosignaali voidaan erottaa optisella alueella 1:2 optisella jakajalla, kuten kuvassa 2. Tai käytä vain nopeaa ilmaisinta 1G- ja 10G-optisten signaalien muuntamiseen heikoiksi sähköisiksi signaaleiksi ja erota sitten kaksi sähköistä sähköistä signaalia. signaaleja eri nopeuksilla suuremman kaistanleveyden TIA:n kautta, kuten kuvassa 3.
Ensimmäinen kuviossa 2 esitetty kaavio tuo tietyn lisäyshäviön, kun valo kulkee 1:2 optisen jakajan läpi, jonka on vahvistettava optista tulosignaalia, joten optisen jakajan eteen asennetaan optinen vahvistin. Erotuille optisille signaaleille suoritetaan sitten optinen/sähkömuunnos erinopeuksisilla ilmaisimilla, ja lopuksi saadaan kahdenlaisia stabiileja sähköisiä signaalilähtöjä. Tämän ratkaisun suurin haitta on, että käytetään optista vahvistinta ja 1:2 optista jakajaa, ja optisen signaalin muuntamiseen tarvitaan kaksi ilmaisinta, mikä lisää toteutuksen monimutkaisuutta ja lisää kustannuksia.
Kuviossa 1 esitetyssä toisessa kaaviossa Kuviossa 3 optisen tulosignaalin tarvitsee vain kulkea ilmaisimen ja TIA:n läpi erotuksen saavuttamiseksi sähköalueella. Tämän ratkaisun ydin piilee TIA:n valinnassa, mikä edellyttää TIA:n kaistanleveyttä 1 ~ 10 Gbit/s, ja samalla TIA:lla on nopea vaste tällä kaistanleveydellä. Vain TIA:n nykyisen parametrin kautta voidaan saada vastausarvo nopeasti, vastaanottoherkkyys voidaan taata hyvin. Tämä ratkaisu vähentää huomattavasti toteutuksen monimutkaisuutta ja pitää kustannukset kurissa. Varsinaisessa suunnittelussa valitsemme yleensä toisen järjestelmän kaksinopeuksisen purskevastaanoton saavuttamiseksi.
2.3 Laitteistopiirin suunnittelu vastaanottopäässä
Kuvio 4 on purskeen vastaanotto-osan laitteistopiiri. Kun on purskeoptinen tulo, APD muuntaa optisen signaalin heikoksi sähköiseksi signaaliksi ja lähettää sen TIA:lle. TIA vahvistaa signaalin 10G tai 1G sähköiseksi signaaliksi. 10G sähköinen signaali syötetään 10G LA:han TIA:n positiivisen kytkennän kautta ja 1G sähköinen signaali syötetään 1G LA:han TIA:n negatiivisen kytkennän kautta. Kondensaattorit C2 ja C3 ovat kytkentäkondensaattoreita, joita käytetään 10G ja 1G AC-kytketyn lähdön saavuttamiseen. AC-kytketty menetelmä valittiin, koska se on yksinkertaisempi kuin DC-kytketty menetelmä.
AC-kytkimessä on kuitenkin kondensaattorin varaus ja purkaus, ja signaalin vastenopeuteen vaikuttaa lataus- ja purkausaikavakio, eli signaaliin ei voida reagoida ajoissa. Tämä ominaisuus menettää väistämättä tietyn määrän vastaanoton asettumisaikaa, joten on tärkeää valita, kuinka suuri AC-kytkentäkondensaattori on. Jos valitaan pienempi kytkentäkondensaattori, asettumisaikaa voidaan lyhentää ja signaalin välittääONUjokaisessa aikavälissä voidaan vastaanottaa täysin vaikuttamatta vastaanottovaikutukseen, koska vastaanoton asettumisaika on liian pitkä ja seuraavan aikavälin saapuminen.
Liian pieni kapasitanssi vaikuttaa kuitenkin kytkentävaikutukseen ja heikentää suuresti vastaanoton vakautta. Suurempi kapasitanssi voi vähentää järjestelmän tärinää ja parantaa vastaanottopään herkkyyttä. Siksi vastaanoton asettumisajan ja vastaanottoherkkyyden huomioon ottamiseksi on valittava sopivat kytkentäkondensaattorit C2 ja C3. Lisäksi LA:n negatiiviseen napaan on kytketty kytkentäkondensaattori ja sovitusvastus, jonka resistanssi on 50 Ω, sähköisen tulosignaalin vakauden varmistamiseksi.
LVPECL (Low Voltage Positive Emitter Coupling Logic) -piiri, joka koostuu vastuksista R4 ja R5 (R6 ja R7) ja 2,0 V:n tasajännitelähteestä differentiaalisignaalin lähdön kautta 10G (1G) LA:lla. sähköinen signaali.
2.4 Käynnistä-osio
Lähettävä osa 10G EPON symmetrinenOLTOptinen moduuli on pääasiassa jaettu kahteen osaan 1.25 ja 10G lähetys, jotka vastaavasti lähettävät signaaleja aallonpituuksilla 1490 ja 1577 nm downlink. Esimerkkinä 10G:n lähetysosasta 10G:n differentiaalisignaalien pari saapuu CDR-sirulle (Clock Shaping), kytketään AC-kytkimellä 10G-ohjainsiruun ja lopuksi syötetään differentiaalisesti 10G laseriin. Koska lämpötilan muutoksella on suuri vaikutus lasersäteilyn aallonpituuteen, aallonpituuden stabiloimiseksi protokollan vaatimalle tasolle (protokolla vaatii 1575 ~ 1580 nm), TEC-piirin työvirtaa on säädettävä, joten että lähtöaallonpituutta voidaan hallita hyvin.
3. Testitulokset ja analyysi
10G EPON symmetrisen tärkeimmät testiindikaattoritOLToptinen moduuli sisältää vastaanottimen asetusajan, vastaanottimen herkkyyden ja lähetyssilmäkaavion. Erityiset testit ovat seuraavat:
(1) Vastaanoton asetusaika
Normaalissa työympäristössä, jossa uplink-purskeen optinen teho on -24,0 dBm, purskevalonlähteen lähettämää optista signaalia käytetään mittauksen aloituspisteenä, ja moduuli vastaanottaa ja muodostaa täydellisen sähköisen signaalin mittauksen loppupisteeksi huomioimatta valon aikaviive testikuidussa. Mitattu 1G-purskeen vastaanoton asetusaika on 76,7 ns, mikä täyttää kansainvälisen standardin <400 ns; 10G purskevastaanoton asetusaika on 241,8 ns, mikä täyttää myös kansainvälisen standardin <800 ns.
3. Testitulokset ja analyysi
10G EPON symmetrisen tärkeimmät testiindikaattoritOLToptinen moduuli sisältää vastaanottimen asetusajan, vastaanottimen herkkyyden ja lähetyssilmäkaavion. Erityiset testit ovat seuraavat:
(1) Vastaanoton asetusaika
Normaalissa työympäristössä, jossa uplink-purskeen optinen teho on -24,0 dBm, purskevalonlähteen lähettämää optista signaalia käytetään mittauksen aloituspisteenä, ja moduuli vastaanottaa ja muodostaa täydellisen sähköisen signaalin mittauksen loppupisteeksi huomioimatta valon viive testikuidussa. Mitattu 1G-purskeen vastaanoton asetusaika on 76,7 ns, mikä täyttää kansainvälisen standardin <400 ns; 10G purskevastaanoton asetusaika on 241,8 ns, mikä täyttää myös kansainvälisen standardin <800 ns.
