EPON sistēmāOLTir savienots ar vairākiemONU(optiskā tīkla vienības), izmantojot POS (pasīvo optisko sadalītāju). Kā EPON kodols,OLToptiskie moduļi tieši ietekmēs visas 10G EPON sistēmas darbību.
1. Ievads 10G EPON simetriskāOLToptiskais modulis
10G EPON simetrisksOLToptiskais modulis izmanto augšupsaites sērijveida uztveršanas un lejupsaites nepārtrauktas pārraides režīmus, kurus galvenokārt izmanto optiskai / elektriskai pārveidei 10G EPON sistēmās.
Uztvērēja daļa sastāv no TIA (transimpedances pastiprinātāja), APD (lavīnas fotodiodes) pie 1270 / 1310 nm un diviem LA (ierobežojošiem pastiprinātājiem) ar ātrumu 1,25 un 10,3125 Gbit / s.
Raidīšanas galu veido 10G EML (elektroabsorbcijas modulācijas lāzers) un 1,25 Gbit/s DFB (izkliedētās atgriezeniskās saites lāzers), un tā emisijas viļņu garumi ir attiecīgi 1577 un 1490 nm.
Vadības ķēde ietver digitālo APC (automātiskās optiskās jaudas kontroles) ķēdi un TEC (temperatūras kompensācijas) ķēdi stabila 10G lāzera emisijas viļņa garuma uzturēšanai. Raidīšanas un saņemšanas parametru uzraudzību realizē vienas mikroshēmas mikrodators saskaņā ar protokolu SFF-8077iv4.5.
Jo saņem beigāsOLToptiskais modulis izmanto sērijveida uztveršanu, uztveršanas iestatīšanas laiks ir īpaši svarīgs. Ja uztveršanas iestatīšanas laiks ir ilgs, tas ievērojami ietekmēs jutību un var pat izraisīt signālu uztveršanas traucējumus. Saskaņā ar IEEE 802.3av protokola prasībām 1,25 Gbit/s sērijveida uztveršanas izveides laikam jābūt <400 ns, un sērijveida uztveršanas jutībai jābūt <-29,78 dBm ar bitu kļūdu līmeni 10-12; un 10,3125 Gbit/s Sērijveida uztveršanas iestatīšanas laikam ir jābūt <800ns, un sērijveida uztveršanas jutībai jābūt <-28,0 dBm ar bitu kļūdu koeficientu 10-3.
2.10G EPON simetrisksOLToptiskā moduļa dizains
2.1. Projektēšanas shēma
10G EPON simetrisksOLToptiskais modulis sastāv no tripleksera (vienšķiedras trīsceļu moduļa), kas pārraida, saņem un uzrauga. Triplekseris ietver divus lāzerus un detektoru. Raidītā gaisma un saņemtā gaisma tiek integrēta optiskajā ierīcē, izmantojot WDM (Wavelength Division Multiplexer), lai panāktu vienas šķiedras divvirzienu pārraidi. Tās struktūra ir parādīta 1. attēlā.
Raidošā daļa sastāv no diviem lāzeriem, kuru galvenā funkcija ir attiecīgi pārveidot 1G un 10G elektriskos signālus optiskajos signālos un saglabāt optiskās jaudas stabilitāti slēgta cikla stāvoklī, izmantojot digitālo APC ķēdi. Tajā pašā laikā vienas mikroshēmas mikrodators kontrolē modulācijas strāvas lielumu, lai iegūtu sistēmai nepieciešamo ekstinkcijas koeficientu. TEC ķēde ir pievienota 10G raidīšanas ķēdei, kas ievērojami stabilizē 10G lāzera izejas viļņa garumu. Uztvērēja daļa izmanto APD, lai pārveidotu atklāto pārrāvuma optisko signālu elektriskajā signālā, un izvada to pēc pastiprināšanas un formēšanas. Lai nodrošinātu, ka jutība var sasniegt ideālo diapazonu, ir nepieciešams nodrošināt stabilu augstu spiedienu uz APD dažādās temperatūrās. Vienas mikroshēmas dators sasniedz šo mērķi, kontrolējot APD augstsprieguma ķēdi.
2.2. Divu tarifu sērijveida uztveršanas ieviešana
10G EPON simetriskā uztverošā daļaOLToptiskais modulis izmanto sērijveida uztveršanas metodi. Tam ir jāsaņem divu dažādu ātrumu sērijveida signāli – 1,25 un 10,3125 Gbit / s, tāpēc uztverošajai daļai ir jāspēj labi atšķirt šo divu dažādo ātrumu optiskos signālus, lai iegūtu stabilus izejas elektriskos signālus. Divas shēmas, lai īstenotu divu ātrumu sērijveida uztveršanuOLTŠeit tiek piedāvāti optiskie moduļi.
Tā kā ievades optiskais signāls izmanto TDMA (Time Division Multiple Access) tehnoloģiju, vienlaikus var būt tikai viens gaismas uzliesmošanas ātrums. Ieejas signālu var atdalīt optiskajā jomā, izmantojot 1:2 optisko sadalītāju, piemēram, 2. attēlā. Vai arī izmantojiet tikai ātrdarbīgu detektoru, lai pārveidotu 1G un 10G optiskos signālus vājos elektriskos signālos, un pēc tam atdaliet divus elektriskos signālus. signālus ar dažādiem ātrumiem, izmantojot lielāku joslas platumu TIA, kā parādīts 3. attēlā.
Pirmā shēma, kas parādīta 2. attēlā, radīs zināmus ievietošanas zudumus, kad gaisma iet caur optisko sadalītāju 1: 2, kam jāpastiprina ieejas optiskais signāls, tāpēc optiskā sadalītāja priekšā ir uzstādīts optiskais pastiprinātājs. Pēc tam atdalītie optiskie signāli tiek pakļauti optiskai/elektriskai pārveidei ar dažāda ātruma detektoriem, un visbeidzot tiek iegūti divu veidu stabili elektrisko signālu izvadi. Lielākais šī risinājuma trūkums ir tas, ka tiek izmantots optiskais pastiprinātājs un 1:2 optiskais sadalītājs, un optiskā signāla konvertēšanai ir nepieciešami divi detektori, kas palielina ieviešanas sarežģītību un sadārdzina izmaksas.
Otrajā shēmā, kas parādīta attēlā. 3, ieejas optiskajam signālam ir jāiziet tikai caur detektoru un TIA, lai panāktu atdalīšanu elektriskajā jomā. Šī risinājuma pamatā ir TIA izvēle, kas prasa, lai TIA joslas platums būtu 1–10 Gbit/s, un tajā pašā laikā TIA ir ātra reakcija šajā joslas platumā. Tikai ar pašreizējo TIA parametru var ātri iegūt atbildes vērtību, uztveršanas jutību var labi garantēt. Šis risinājums ievērojami samazina ieviešanas sarežģītību un kontrolē izmaksas. Faktiskajā dizainā mēs parasti izvēlamies otro shēmu, lai panāktu divu ātrumu sērijveida uztveršanu.
2.3. Aparatūras shēmas projektēšana uztveršanas galā
4. att. ir sērijveida uztveršanas daļas aparatūras shēma. Ja ir optiskā ieeja sērijveidā, APD pārveido optisko signālu vājā elektriskajā signālā un nosūta to uz TIA. Signālu pastiprina TIA par 10G vai 1G elektrisko signālu. 10G elektriskais signāls tiek ievadīts 10G LA caur TIA pozitīvo savienojumu, un 1G elektriskais signāls tiek ievadīts 1G LA caur TIA negatīvo savienojumu. Kondensatori C2 un C3 ir savienojošie kondensatori, ko izmanto, lai sasniegtu 10G un 1G maiņstrāvas izvadi. Maiņstrāvas savienojuma metode tika izvēlēta, jo tā ir vienkāršāka nekā līdzstrāvas savienojuma metode.
Tomēr maiņstrāvas savienojumam ir kondensatora uzlāde un izlāde, un reakcijas ātrumu uz signālu ietekmē uzlādes un izlādes laika konstante, tas ir, uz signālu nevar reaģēt laikā. Šī funkcija noteikti zaudēs noteiktu uztveršanas iestatīšanas laiku, tāpēc ir svarīgi izvēlēties, cik liels ir maiņstrāvas savienojuma kondensators. Ja ir izvēlēts mazāks savienojuma kondensators, nostādināšanas laiku var saīsināt un signālu pārraidītONUkatrā laika nišā var pilnībā saņemt, neietekmējot uztveršanas efektu, jo uztveršanas iestatīšanas laiks ir pārāk garš un nākamā laika niša pienākšana.
Tomēr pārāk maza kapacitāte ietekmēs savienojuma efektu un ievērojami samazinās uztveršanas stabilitāti. Lielāka kapacitāte var samazināt sistēmas nervozitāti un uzlabot uztveršanas gala jutību. Tāpēc, lai ņemtu vērā uztveršanas iestatīšanas laiku un uztveršanas jutību, ir jāizvēlas atbilstošie savienojuma kondensatori C2 un C3. Turklāt, lai nodrošinātu ieejas elektriskā signāla stabilitāti, LA negatīvajai spailei ir pievienots sakabes kondensators un atbilstošs rezistors ar pretestību 50Ω.
LVPECL (Low Voltage Positive Emitter Coupling Logic) ķēde, kas sastāv no rezistoriem R4 un R5 (R6 un R7) un 2,0 V līdzstrāvas sprieguma avota caur diferenciālā signāla izvadi ar 10G (1G) LA. elektriskais signāls.
2.4 Palaišanas sadaļa
10G EPON simetriskā raidošā daļaOLToptiskais modulis galvenokārt ir sadalīts divās daļās, kas pārraida 1,25 un 10G, kas attiecīgi nosūta signālus ar viļņa garumu 1490 un 1577 nm uz leju. Kā piemēru ņemot 10G pārraides daļu, 10G diferenciālo signālu pāris nonāk CDR (Clock Shaping) mikroshēmā, tiek savienots ar maiņstrāvu ar 10G draivera mikroshēmu un visbeidzot tiek diferencēti ievadīts 10G lāzerā. Tā kā temperatūras izmaiņām būs liela ietekme uz lāzera emisijas viļņa garumu, lai stabilizētu viļņa garumu līdz protokola noteiktajam līmenim (protokolam ir nepieciešami 1575 ~ 1580 nm), ir jākoriģē TEC ķēdes darba strāva, tāpēc ka izejas viļņa garumu var labi kontrolēt.
3. Pārbaudes rezultāti un analīze
10G EPON simetrijas galvenie testa rādītājiOLToptiskais modulis ietver uztvērēja iestatīšanas laiku, uztvērēja jutību un pārraides acu diagrammu. Konkrētie testi ir šādi:
(1) Saņemt iestatīšanas laiku
Parastā darba vidē ar augšupsaites pārrāvuma optisko jaudu -24,0 dBm optiskais signāls, ko izstaro pārraidīšanas gaismas avots, tiek izmantots kā mērījuma sākumpunkts, un modulis saņem un izveido pilnīgu elektrisko signālu kā mērījuma beigu punktu, ignorējot gaismas aizkave testa šķiedrā. Izmērītais 1G sērijveida uztveršanas iestatīšanas laiks ir 76,7 ns, kas atbilst starptautiskajam standartam <400 ns; 10G sērijveida uztveršanas iestatīšanas laiks ir 241,8 ns, kas arī atbilst starptautiskajam standartam <800 ns.
3. Pārbaudes rezultāti un analīze
10G EPON simetrijas galvenie testa rādītājiOLToptiskais modulis ietver uztvērēja iestatīšanas laiku, uztvērēja jutību un pārraides acu diagrammu. Konkrētie testi ir šādi:
(1) Saņemt iestatīšanas laiku
Parastā darba vidē ar augšupsaites pārrāvuma optisko jaudu -24,0 dBm optiskais signāls, ko izstaro pārraidīšanas gaismas avots, tiek izmantots kā mērījuma sākumpunkts, un modulis saņem un izveido pilnīgu elektrisko signālu kā mērījuma beigu punktu, ignorējot gaismas aizkave testa šķiedrā. Izmērītais 1G sērijveida uztveršanas iestatīšanas laiks ir 76,7 ns, kas atbilst starptautiskajam standartam <400 ns; 10G sērijveida uztveršanas iestatīšanas laiks ir 241,8 ns, kas arī atbilst starptautiskajam standartam <800 ns.
