EPON жүйесіндеOLTкөпке қосыладыONU(оптикалық желі бірліктері) POS (пассивті оптикалық сплиттер) арқылы. EPON өзегі ретінде,OLTоптикалық модульдер бүкіл 10G EPON жүйесінің жұмысына тікелей әсер етеді.
1. 10G EPON симметриясына кіріспеOLTоптикалық модуль
10G EPON симметриялыOLTоптикалық модуль негізінен 10G EPON жүйелерінде оптикалық/электрлік түрлендіру үшін пайдаланылатын uplink жарылысын қабылдау және төмен қарай үздіксіз беру режимдерін пайдаланады.
Қабылдаушы бөлік TIA (трансимпеданс күшейткіші), 1270 / 1310 нм жиіліктегі APD (Көшкін фотодиоды) және 1,25 және 10,3125 Гбит/с жылдамдықтағы екі LA (шектеулі күшейткіштер) тұрады.
Тарату ұшы 10G EML (электро-абсорбциялық модуляция лазері) және 1,25 Гбит/с DFB (таратылған кері байланыс лазері) тұрады және оның сәулелену толқын ұзындығы сәйкесінше 1577 және 1490 нм.
Қозғалтқыш тізбегі тұрақты 10G лазер сәулелену толқын ұзындығын қолдауға арналған сандық APC (автоматты оптикалық қуатты басқару) тізбегін және TEC (температураны өтеу) тізбегін қамтиды. Жіберуші және қабылдау параметрінің мониторингі SFF-8077iv4.5 хаттамасына сәйкес бір чипті микрокомпьютер арқылы жүзеге асырылады.
Өйткені қабылдау ұшыOLTоптикалық модуль жедел қабылдауды пайдаланады, қабылдауды орнату уақыты ерекше маңызды. Қабылдауды реттеу уақыты ұзақ болса, ол сезімталдыққа қатты әсер етеді және тіпті үзіліс қабылдаудың дұрыс жұмыс істемеуін тудыруы мүмкін. IEEE 802.3av хаттамасының талаптарына сәйкес 1,25 Гбит/с жедел қабылдауды орнату уақыты <400 нс, ал үзіліссіз қабылдау сезімталдығы <-29,78 дБм, бит қателігі 10-12 болуы керек; және 10,3125 Гбит/с Серпінді қабылдауды орнату уақыты <800 нс, ал үзіліссіз қабылдау сезімталдығы 10-3 бит қате жылдамдығымен <-28,0 дБм болуы керек.
2.10G EPON симметриялыOLTоптикалық модульдің дизайны
2.1 Жобалау схемасы
10G EPON симметриялыOLTоптикалық модуль триплексерден (бір талшықты үш жақты модуль), жіберуші, қабылдаушы және бақылаудан тұрады. Триплексерге екі лазер мен детектор кіреді. Бір талшықты екі бағытты жіберуге қол жеткізу үшін жіберілетін жарық пен қабылданған жарық WDM (Wavelength Division Multiplexer) арқылы оптикалық құрылғыға біріктірілген. Оның құрылымы 1-суретте көрсетілген.
Таратушы бөлік екі лазерден тұрады, олардың негізгі қызметі сәйкесінше 1G және 10G электр сигналдарын оптикалық сигналдарға түрлендіру және цифрлық APC тізбегі арқылы тұйық контур күйінде оптикалық қуат тұрақтылығын сақтау болып табылады. Бұл ретте бір чипті микрокомпьютер жүйеге қажетті өшу коэффициентін алу үшін модуляция тоғының шамасын басқарады. TEC тізбегі 10G тарату тізбегіне қосылады, ол 10G лазерінің шығыс толқын ұзындығын айтарлықтай тұрақтандырады. Қабылдаушы бөлік анықталған оптикалық сигналды электрлік сигналға түрлендіру үшін APD пайдаланады және күшейту мен пішіндеуден кейін оны шығарады. Сезімталдықтың идеалды диапазонға жетуін қамтамасыз ету үшін әртүрлі температураларда АПД-ға тұрақты жоғары қысымды қамтамасыз ету қажет. Бір чипті компьютер бұл мақсатқа APD жоғары вольтты тізбегін басқару арқылы жетеді.
2.2 Қосарлы разрядты қабылдауды жүзеге асыру
10G EPON симметриясының қабылдау бөлігіOLTоптикалық модуль жарылыс қабылдау әдісін пайдаланады. Ол 1,25 және 10,3125 Гбит/с екі түрлі жылдамдықтағы жарылыс сигналдарын қабылдауы қажет, бұл тұрақты шығыс электрлік сигналдарды алу үшін қабылдау бөлігінің осы екі түрлі жылдамдықтың оптикалық сигналдарын жақсы ажырата алуын талап етеді. Қосарлы жылдамдықты қабылдауды жүзеге асырудың екі схемасыOLTМұнда оптикалық модульдер ұсынылған.
Кіріс оптикалық сигнал TDMA (Time Division Multiple Access) технологиясын пайдаланатындықтан, бір уақытта жарықтың бір жылдамдығы болуы мүмкін. Кіріс сигналын оптикалық доменде 1: 2 оптикалық бөлгіш арқылы бөлуге болады, мысалы, 2-суретте көрсетілген. Немесе 1G және 10G оптикалық сигналдарды әлсіз электрлік сигналдарға түрлендіру үшін жоғары жылдамдықты детекторды ғана пайдаланыңыз, содан кейін екі электрлік сигналды бөліңіз. 3-суретте көрсетілгендей үлкен өткізу қабілеттілігі TIA арқылы әртүрлі жылдамдықтағы сигналдар.
2-суретте көрсетілген бірінші схема жарық 1: 2 оптикалық бөлгіш арқылы өткенде белгілі бір кірістіру шығынын әкеледі, ол кіріс оптикалық сигналды күшейтуі керек, сондықтан оптикалық сплиттердің алдына оптикалық күшейткіш орнатылған. Содан кейін бөлінген оптикалық сигналдар әртүрлі жылдамдықтағы детекторлар арқылы оптикалық/электрлік түрлендіруге ұшырайды және соңында екі түрлі тұрақты электрлік сигнал шығыстары алынады. Бұл шешімнің ең үлкен кемшілігі оптикалық күшейткіш пен 1: 2 оптикалық бөлгіш пайдаланылады, ал оптикалық сигналды түрлендіру үшін екі детектор қажет, бұл іске асырудың күрделілігін арттырады және құнын арттырады.
Екінші схемада суретте көрсетілген. 3, электрлік доменде бөлуге қол жеткізу үшін кіріс оптикалық сигнал тек детектор мен TIA арқылы өтуі керек. Бұл шешімнің өзегі TIA таңдауында жатыр, ол үшін TIA өткізу қабілеті 1 ~ 10 Гбит/с болуы керек, сонымен қатар TIA осы өткізу қабілеттілігінде жылдам жауап береді. Тек TIA ағымдағы параметрі арқылы жауап мәнін тез алуға болады, қабылдау сезімталдығына жақсы кепілдік беруге болады. Бұл шешім енгізудің күрделілігін айтарлықтай азайтады және шығындарды бақылауда ұстайды. Нақты дизайнда біз әдетте қос жылдамдықты жарылыс қабылдауға қол жеткізу үшін екінші схеманы таңдаймыз.
2.3 Қабылдау ұшындағы аппараттық схеманың конструкциясы
4-сурет - жарылысты қабылдау бөлігінің аппараттық схемасы. Жарылыс оптикалық кіріс болған кезде APD оптикалық сигналды әлсіз электрлік сигналға түрлендіреді және оны TIA-ға жібереді. Сигнал TIA арқылы 10G немесе 1G электрлік сигналға күшейтіледі. 10G электрлік сигнал TIA оң қосылымы арқылы 10G LA-ға енгізіледі, ал 1G электрлік сигнал TIA теріс муфтасы арқылы 1G LA-ға енгізіледі. C2 және C3 конденсаторлары 10G және 1G айнымалы токпен қосылған шығысқа қол жеткізу үшін пайдаланылатын біріктіру конденсаторлары. Айнымалы токпен біріктірілген әдіс тұрақты токпен біріктірілген әдіске қарағанда қарапайым болғандықтан таңдалды.
Бірақ айнымалы ток муфтасында конденсатордың заряды мен разряды бар, ал сигналға жауап беру жылдамдығына заряд және разряд уақытының тұрақтысы әсер етеді, яғни сигналға уақытында жауап беру мүмкін емес. Бұл мүмкіндік қабылдаудың реттелу уақытының белгілі бір мөлшерін жоғалтуы мүмкін, сондықтан айнымалы ток ілінісу конденсаторының қаншалықты үлкен екенін таңдау маңызды. Кішірек ілінісу конденсаторы таңдалса, шөгу уақытын қысқартуға болады және сигналдыONUәр уақыт аралығында қабылдау әсеріне әсер етпестен толығымен алуға болады, себебі қабылдауды реттеу уақыты тым ұзақ және келесі уақыт аралығының келуі.
Дегенмен, тым аз сыйымдылық қосылыс әсеріне әсер етеді және қабылдау тұрақтылығын айтарлықтай төмендетеді. Үлкен сыйымдылық жүйенің дірілдеуін азайтып, қабылдау ұшының сезімталдығын жақсартады. Сондықтан қабылдаудың тұндыру уақытын және қабылдау сезімталдығын ескеру үшін сәйкес C2 және C3 ілінісу конденсаторларын таңдау керек. Сонымен қатар, кіріс электр сигналының тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін LA теріс терминалына ілінісу конденсаторы және кедергісі 50 Ом сәйкес резистор қосылады.
R4 және R5 резисторларынан (R6 және R7) және 10G (1G) LA дифференциалды сигнал шығысы арқылы 2,0 В тұрақты кернеу көзінен тұратын LVPECL (төмен вольтты оң эмитентті біріктіру логикасы) тізбегі. электр сигналы.
2.4 Іске қосу бөлімі
10G EPON симметриясының таратқыш бөлігіOLTоптикалық модуль негізінен 1,25 және 10G таратудың екі бөлігіне бөлінеді, олар сәйкесінше 1490 және 1577 нм толқын ұзындығымен төмен байланысқа сигнал жібереді. Мысал ретінде 10G тарату бөлігін алатын болсақ, 10G дифференциалдық сигналдар жұбы CDR (Clock Shaping) чипіне енеді, 10G драйвер чипіне айнымалы токпен қосылады және соңында 10G лазеріне дифференциалды түрде енгізіледі. Температураның өзгеруі лазер сәулесінің толқын ұзындығына үлкен әсер ететіндіктен, толқын ұзындығын хаттамада талап етілетін деңгейге дейін тұрақтандыру үшін (хаттама 1575 ~ 1580 нм қажет), TEC тізбегінің жұмыс тогын реттеу керек, сондықтан шығыс толқын ұзындығын жақсы басқаруға болады.
3. Тест нәтижелері және талдау
10G EPON симметриясының негізгі сынақ көрсеткіштеріOLTоптикалық модульге ресиверді орнату уақыты, қабылдағыш сезімталдығы және жіберу көзінің диаграммасы кіреді. Арнайы сынақтар келесідей:
(1) Орнату уақытын қабылдау
-24,0 дБм жоғары қосылатын оптикалық қуаттың қалыпты жұмыс ортасы кезінде жарылыс жарық көзі шығаратын оптикалық сигнал өлшеудің бастапқы нүктесі ретінде пайдаланылады, ал модуль өлшеудің соңғы нүктесі ретінде толық электрлік сигналды қабылдайды және орнатады. сынақ талшығындағы жарықтың уақыт кідірісі. Өлшенген 1G жарылысты қабылдауды орнату уақыты <400 нс халықаралық стандартқа сәйкес келетін 76,7 нс; 10G жарылысты қабылдауды орнату уақыты 241,8 нс құрайды, бұл халықаралық <800 нс стандартына да сәйкес келеді.
3. Тест нәтижелері және талдау
10G EPON симметриясының негізгі сынақ көрсеткіштеріOLTоптикалық модульге ресиверді орнату уақыты, қабылдағыш сезімталдығы және жіберу көзінің диаграммасы кіреді. Арнайы сынақтар келесідей:
(1) Орнату уақытын қабылдау
-24,0 дБм жоғары қосылатын оптикалық қуаттың қалыпты жұмыс ортасы кезінде жарылыс жарық көзі шығаратын оптикалық сигнал өлшеудің бастапқы нүктесі ретінде пайдаланылады, ал модуль өлшеудің соңғы нүктесі ретінде толық электрлік сигналды қабылдайды және орнатады. зерттелетін талшықтағы жарықтың уақыт кідірісі. Өлшенген 1G жарылысты қабылдауды орнату уақыты <400 нс халықаралық стандартқа сәйкес келетін 76,7 нс; 10G жарылысты қабылдауды орнату уақыты 241,8 нс құрайды, бұл халықаралық <800 нс стандартына да сәйкес келеді.
