Dalam sistem EPON,OLTdisambungkan kepada berbilangONU(unit rangkaian optik) melalui POS (pemecah optik pasif). Sebagai teras EPON,OLTmodul optik secara langsung akan menjejaskan operasi keseluruhan sistem 10G EPON.
1.Pengenalan kepada 10G EPON simetriOLTmodul optik
10G EPON simetriOLTmodul optik menggunakan penerimaan pecah pautan atas dan mod penghantaran berterusan pautan bawah, yang digunakan terutamanya untuk penukaran optik / elektrik dalam sistem EPON 10G.
Bahagian penerima terdiri daripada TIA (penguat transimpedans), APD (Avalanche Photodiode) pada 1270 / 1310nm, dan dua LA (penguat mengehad) pada kadar 1.25 dan 10.3125 Gbit / s.
Hujung pemancar terdiri daripada 10G EML (laser modulasi penyerapan elektro) dan 1.25 Gbit / s DFB (laser maklum balas teragih), dan panjang gelombang pelepasannya masing-masing ialah 1577 dan 1490nm.
Litar pemanduan termasuk litar APC (Automatic Optical Power Control) digital dan litar TEC (Temperature Compensation) untuk mengekalkan panjang gelombang pancaran laser 10G yang stabil. Pemantauan parameter penghantaran dan penerimaan dilaksanakan oleh mikrokomputer cip tunggal mengikut protokol SFF-8077iv4.5.
Kerana hujung penerimaOLTmodul optik menggunakan penerimaan pecah, masa persediaan penerimaan adalah amat penting. Jika masa penyelesaian penerimaan adalah lama, ia akan menjejaskan kepekaan, malah boleh menyebabkan penerimaan pecah tidak berfungsi dengan baik. Mengikut keperluan protokol IEEE 802.3av, masa penubuhan penerimaan pecah 1.25Gbit / s mestilah <400 ns, dan sensitiviti penerimaan pecah mestilah <-29.78 dBm dengan kadar ralat bit 10-12; dan 10.3125 Gbit / s Masa persediaan penerimaan pecah mestilah <800ns, dan sensitiviti penerimaan pecah mestilah <-28.0 dBm dengan kadar ralat sedikit 10-3.
2.10G EPON simetriOLTreka bentuk modul optik
2.1 Skema reka bentuk
10G EPON simetriOLTmodul optik terdiri daripada triplexer (modul tiga hala gentian tunggal), penghantaran, penerimaan dan pemantauan. Triplexer termasuk dua laser dan pengesan. Cahaya yang dihantar dan cahaya yang diterima disepadukan ke dalam peranti optik melalui WDM (Wavelength Division Multiplexer) untuk mencapai penghantaran dwiarah gentian tunggal. Strukturnya ditunjukkan dalam Rajah 1.
Bahagian pemancar terdiri daripada dua laser, yang fungsi utamanya adalah untuk menukar isyarat elektrik 1G dan 10G kepada isyarat optik, masing-masing, dan untuk mengekalkan kestabilan kuasa optik dalam keadaan gelung tertutup melalui litar APC digital. Pada masa yang sama, mikrokomputer cip tunggal mengawal magnitud arus modulasi untuk mendapatkan nisbah kepupusan yang diperlukan oleh sistem. Litar TEC ditambah pada litar pemancar 10G, yang sangat menstabilkan panjang gelombang keluaran laser 10G. Bahagian penerima menggunakan APD untuk menukar isyarat optik pecah yang dikesan menjadi isyarat elektrik, dan mengeluarkannya selepas penguatan dan pembentukan. Untuk memastikan sensitiviti boleh mencapai julat yang ideal, adalah perlu untuk memberikan tekanan tinggi yang stabil kepada APD pada suhu yang berbeza. Komputer satu cip mencapai matlamat ini dengan mengawal litar voltan tinggi APD.
2.2 Pelaksanaan penerimaan pecah dua kadar
Bahagian penerima simetri 10G EPONOLTmodul optik menggunakan kaedah menerima pecah. Ia perlu menerima isyarat pecah dua kadar berbeza iaitu 1.25 dan 10.3125 Gbit / s, yang memerlukan bahagian penerima dapat membezakan isyarat optik kedua-dua kadar berbeza ini dengan baik untuk mendapatkan isyarat elektrik keluaran yang stabil. Dua skim untuk melaksanakan penerimaan pecah dua kadar bagiOLTmodul optik dicadangkan di sini.
Oleh kerana isyarat optik input menggunakan teknologi TDMA (Time Division Multiple Access), hanya satu kadar cahaya pecah mungkin wujud pada masa yang sama. Isyarat input boleh diasingkan dalam domain optik melalui pembahagi optik 1: 2, seperti Ditunjukkan dalam Rajah 2. Atau gunakan hanya pengesan berkelajuan tinggi untuk menukar isyarat optik 1G dan 10G kepada isyarat elektrik yang lemah, dan kemudian memisahkan dua elektrik isyarat dengan kadar yang berbeza melalui TIA lebar jalur yang lebih besar, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3.
Skim pertama yang ditunjukkan dalam Rajah 2 akan membawa kehilangan sisipan tertentu apabila cahaya melalui pembahagi optik 1: 2, yang mesti menguatkan isyarat optik input, jadi penguat optik dipasang di hadapan pembahagi optik. Isyarat optik yang dipisahkan kemudiannya tertakluk kepada penukaran optik / elektrik oleh pengesan kadar yang berbeza, dan akhirnya dua jenis output isyarat elektrik yang stabil diperolehi. Kelemahan terbesar penyelesaian ini ialah penguat optik dan pembahagi optik 1: 2 digunakan, dan dua pengesan diperlukan untuk menukar isyarat optik, yang meningkatkan kerumitan pelaksanaan dan meningkatkan kos.
Dalam skema kedua yang ditunjukkan dalam FIG. 3, isyarat optik input hanya perlu melalui pengesan dan TIA untuk mencapai pemisahan dalam domain elektrik. Teras penyelesaian ini terletak pada pemilihan TIA, yang memerlukan TIA mempunyai lebar jalur 1 ~ 10Gbit / s, dan pada masa yang sama TIA mempunyai tindak balas yang cepat dalam lebar jalur ini. Hanya melalui parameter semasa TIA boleh mendapatkan nilai tindak balas dengan cepat, sensitiviti penerimaan boleh dijamin dengan baik. Penyelesaian ini sangat mengurangkan kerumitan pelaksanaan dan memastikan kos terkawal. Dalam reka bentuk sebenar, kami biasanya memilih skim kedua untuk mencapai penerimaan pecah dua kadar.
2.3 Reka bentuk litar perkakasan di hujung penerima
Rajah 4 ialah litar perkakasan bahagian penerima pecah. Apabila terdapat input optik pecah, APD menukar isyarat optik kepada isyarat elektrik yang lemah dan menghantarnya ke TIA. Isyarat dikuatkan oleh TIA menjadi isyarat elektrik 10G atau 1G. Isyarat elektrik 10G dimasukkan ke LA 10G melalui gandingan positif TIA, dan isyarat elektrik 1G dimasukkan ke LA 1G melalui gandingan negatif TIA. Kapasitor C2 dan C3 ialah kapasitor gandingan yang digunakan untuk mencapai output berganding AC 10G dan 1G. Kaedah AC-coupled dipilih kerana ia lebih mudah daripada kaedah DC-coupled.
Walau bagaimanapun, gandingan AC mempunyai cas dan nyahcas kapasitor, dan kelajuan tindak balas kepada isyarat dipengaruhi oleh pengecasan dan pemalar masa nyahcas, iaitu isyarat tidak dapat bertindak balas dalam masa. Ciri ini pasti kehilangan jumlah masa penyelesaian penerimaan tertentu, jadi adalah penting untuk memilih berapa besar kapasitor gandingan AC. Jika kapasitor gandingan yang lebih kecil dipilih, masa penyelesaian boleh dipendekkan, dan isyarat dihantar olehONUdalam setiap slot masa boleh diterima sepenuhnya tanpa menjejaskan kesan penerimaan kerana masa penyelesaian penerimaan terlalu lama dan ketibaan slot masa seterusnya.
Walau bagaimanapun, kapasiti terlalu kecil akan menjejaskan kesan gandingan dan mengurangkan kestabilan penerimaan dengan banyak. Kapasiti yang lebih besar boleh mengurangkan jitter sistem dan meningkatkan sensitiviti hujung penerima. Oleh itu, untuk mengambil kira masa penetapan penerimaan dan sensitiviti penerimaan, kapasitor gandingan yang sesuai C2 dan C3 perlu dipilih. Di samping itu, untuk memastikan kestabilan isyarat elektrik input, kapasitor gandingan dan perintang sepadan dengan rintangan 50Ω disambungkan ke terminal negatif LA.
Litar LVPECL (Logic Pemancar Positif Voltan Rendah) yang terdiri daripada perintang R4 dan R5 (R6 dan R7) dan sumber voltan DC 2.0 V melalui output isyarat pembezaan oleh 10G (1G) LA. isyarat elektrik.
2.4 Bahagian pelancaran
Bahagian pemancar simetri 10G EPONOLTmodul optik terutamanya dibahagikan kepada dua bahagian pemancaran 1.25 dan 10G, yang masing-masing menghantar isyarat dengan panjang gelombang 1490 dan 1577 nm ke pautan ke bawah. Mengambil bahagian pemancar 10G sebagai contoh, sepasang isyarat pembezaan 10G memasuki cip CDR (Clock Shaping), digandingkan dengan AC kepada cip pemacu 10G, dan akhirnya dimasukkan secara berbeza ke dalam laser 10G. Kerana perubahan suhu akan mempunyai pengaruh yang besar pada panjang gelombang pelepasan laser, untuk menstabilkan panjang gelombang ke tahap yang diperlukan oleh protokol (protokol memerlukan 1575 ~ 1580nm), arus kerja litar TEC perlu diselaraskan, jadi bahawa panjang gelombang keluaran boleh dikawal dengan baik.
3. Keputusan ujian dan analisis
Penunjuk ujian utama bagi simetri 10G EPONOLTmodul optik termasuk masa persediaan penerima, kepekaan penerima, dan rajah mata hantaran. Ujian khusus adalah seperti berikut:
(1) Terima masa persediaan
Di bawah persekitaran kerja biasa kuasa optik letusan uplink -24.0 dBm, isyarat optik yang dipancarkan oleh sumber cahaya pecah digunakan sebagai titik permulaan pengukuran, dan modul menerima dan menetapkan isyarat elektrik lengkap sebagai titik akhir pengukuran, mengabaikan kelewatan masa cahaya dalam gentian ujian. Masa persediaan penerimaan pecah 1G yang diukur ialah 76.7 ns, yang memenuhi piawaian antarabangsa <400 ns; masa persediaan penerimaan pecah 10G ialah 241.8 ns, yang juga memenuhi piawaian antarabangsa <800 ns.
3. Keputusan ujian dan analisis
Penunjuk ujian utama bagi simetri 10G EPONOLTmodul optik termasuk masa persediaan penerima, kepekaan penerima, dan rajah mata hantaran. Ujian khusus adalah seperti berikut:
(1) Terima masa persediaan
Di bawah persekitaran kerja biasa kuasa optik letusan uplink -24.0 dBm, isyarat optik yang dipancarkan oleh sumber cahaya pecah digunakan sebagai titik permulaan pengukuran, dan modul menerima dan menetapkan isyarat elektrik lengkap sebagai titik akhir pengukuran, mengabaikan kelewatan masa cahaya dalam gentian ujian. Masa persediaan penerimaan pecah 1G yang diukur ialah 76.7 ns, yang memenuhi piawaian antarabangsa <400 ns; masa persediaan penerimaan pecah 10G ialah 241.8 ns, yang juga memenuhi piawaian antarabangsa <800 ns.
