I EPON-systemet erOLTer koblet til flereONUer(optiske nettverksenheter) gjennom en POS (passiv optisk splitter). Som kjernen i EPON,OLToptiske moduler vil direkte påvirke driften av hele 10G EPON-systemet.
1.Introduksjon til 10G EPON symmetriskOLToptisk modul
10G EPON symmetriskOLToptisk modul bruker uplink burst mottak og downlink kontinuerlig overføringsmodus, som hovedsakelig brukes til optisk/elektrisk konvertering i 10G EPON-systemer.
Mottaksdelen består av en TIA (transimpedansforsterker), en APD (Avalanche Photodiode) ved 1270 / 1310nm, og to LA (begrensende forsterkere) med 1,25 og 10,3125 Gbit/s hastigheter.
Sendeenden er sammensatt av en 10G EML (elektroabsorpsjonsmodulasjonslaser) og en 1,25 Gbit/s DFB (distribuert tilbakemeldingslaser), og dens emisjonsbølgelengder er henholdsvis 1577 og 1490nm.
Drivkretsen inkluderer en digital APC (Automatic Optical Power Control) krets og en TEC (Temperature Compensation) krets for å opprettholde en stabil 10G laseremisjonsbølgelengde. Overvåkingen av sende- og mottaksparametere implementeres av mikrodatamaskinen med én brikke i henhold til SFF-8077iv4.5-protokollen.
Fordi mottakerenden avOLToptisk modul bruker burst-mottak, mottaksoppsetttiden er spesielt viktig. Hvis innstillingstiden for mottaket er lang, vil det i stor grad påvirke følsomheten, og kan til og med føre til at seriemottaket ikke fungerer som det skal. I henhold til kravene til IEEE 802.3av-protokollen, må etableringstiden for et 1,25 Gbit/s burstmottak være <400 ns, og burstmottaksfølsomheten må være <-29,78 dBm med en bitfeilrate på 10-12; og 10,3125 Gbit/s Oppsetttiden for burstmottak må være <800ns, og burstmottaksfølsomheten må være <-28,0 dBm med en bitfeilrate på 10-3.
2.10G EPON symmetriskOLToptisk moduldesign
2.1 Designskjema
10G EPON symmetriskOLToptisk modul er sammensatt av en triplekser (en-fiber treveis modul), sending, mottak og overvåking. Triplekseren inkluderer to lasere og en detektor. Det overførte lyset og det mottatte lyset er integrert i den optiske enheten gjennom WDM (Wavelength Division Multiplexer) for å oppnå enkeltfiber toveis overføring. Strukturen er vist i figur 1.
Sendedelen består av to lasere, hvis hovedfunksjon er å konvertere 1G og 10G elektriske signaler til henholdsvis optiske signaler, og å opprettholde den optiske kraftstabiliteten i en lukket sløyfetilstand gjennom en digital APC-krets. Samtidig kontrollerer enkeltbrikke-mikrodatamaskinen størrelsen på modulasjonsstrømmen for å oppnå ekstinksjonsforholdet som kreves av systemet. TEC-kretsen er lagt til 10G-sendekretsen, som i stor grad stabiliserer utgangsbølgelengden til 10G-laseren. Mottaksdelen bruker APD til å konvertere det detekterte optiske signalet til et elektrisk signal, og sender det ut etter forsterkning og forming. For å sikre at følsomheten kan nå det ideelle området, er det nødvendig å gi et stabilt høytrykk til APD ved forskjellige temperaturer. En-brikke datamaskinen oppnår dette målet ved å kontrollere APD høyspenningskretsen.
2.2 Implementering av dual-rate burst-mottak
Mottaksdelen av 10G EPON symmetriskOLToptisk modul bruker en burst-mottaksmetode. Den trenger å motta burst-signaler med to forskjellige hastigheter på 1,25 og 10,3125 Gbit/s, noe som krever at mottakerdelen kan skille de optiske signalene til disse to forskjellige hastighetene godt for å oppnå stabile elektriske utgangssignaler. To ordninger for implementering av dual-rate burst mottak avOLToptiske moduler er foreslått her.
Fordi det optiske inngangssignalet bruker TDMA (Time Division Multiple Access)-teknologi, kan det hende at det kun eksisterer én hastighet med burstlys samtidig. Inngangssignalet kan separeres i det optiske domenet gjennom en 1:2 optisk splitter, slik som vist i figur 2. Eller bruk kun en høyhastighetsdetektor for å konvertere 1G og 10G optiske signaler til svake elektriske signaler, og deretter skille to elektriske signaler signaler med forskjellige hastigheter gjennom en større båndbredde TIA, som vist i figur 3.
Det første skjemaet vist i figur 2 vil gi et visst innsettingstap når lyset passerer gjennom den 1:2 optiske splitteren, som må forsterke det optiske inngangssignalet, så en optisk forsterker er installert foran den optiske splitteren. De separerte optiske signalene blir deretter utsatt for optisk/elektrisk konvertering av detektorer med forskjellige hastigheter, og til slutt oppnås to typer stabile elektriske signalutganger. Den største ulempen med denne løsningen er at det brukes en optisk forsterker og en 1:2 optisk splitter, og det trengs to detektorer for å konvertere det optiske signalet, noe som øker kompleksiteten i implementeringen og øker kostnadene.
I det andre skjemaet vist i fig. 3, trenger det optiske inngangssignalet bare å passere gjennom en detektor og en TIA for å oppnå separasjon i det elektriske domenet. Kjernen i denne løsningen ligger i valget av TIA, som krever at TIA har en båndbredde på 1 ~ 10Gbit/s, og samtidig har TIA rask respons innenfor denne båndbredden. Bare gjennom den gjeldende parameteren til TIA kan du få responsverdien raskt, mottaksfølsomheten kan godt garanteres. Denne løsningen reduserer kompleksiteten i implementeringen og holder kostnadene under kontroll. I selve designen velger vi vanligvis den andre ordningen for å oppnå dual-rate burst-mottak.
2.3 Design av maskinvarekretsen på mottakersiden
Fig. 4 er maskinvarekretsen til den skurmottakende delen. Når det er en burst optisk inngang, konverterer APD det optiske signalet til et svakt elektrisk signal og sender det til TIA. Signalet forsterkes av TIA til et 10G eller 1G elektrisk signal. Det elektriske 10G-signalet sendes inn til 10G LA gjennom den positive koblingen til TIA, og det elektriske 1G-signalet tilføres 1G LA gjennom den negative koblingen til TIA. Kondensatorer C2 og C3 er koblingskondensatorer som brukes for å oppnå 10G og 1G AC-koblet utgang. Den AC-koblede metoden ble valgt fordi den er enklere enn den DC-koblede metoden.
AC-koblingen har imidlertid ladningen og utladningen av kondensatoren, og responshastigheten til signalet påvirkes av lade- og utladningstidskonstanten, det vil si at signalet ikke kan reageres på i tide. Denne funksjonen er bundet til å miste en viss mengde av mottaksinnstillingstid, så det er viktig å velge hvor stor AC-koblingskondensatoren. Hvis en mindre koblingskondensator velges, kan innstillingstiden forkortes, og signalet sendes avONUi hver tidsluke kan mottas fullstendig uten å påvirke mottakseffekten fordi mottaksavviklingstiden er for lang og ankomsten til neste tidsluke.
For liten kapasitans vil imidlertid påvirke koblingseffekten og redusere mottaksstabiliteten betydelig. Større kapasitans kan redusere systemjitter og forbedre følsomheten til mottakeren. Derfor, for å ta hensyn til mottaksinnstillingstiden og mottaksfølsomheten, må de riktige koblingskondensatorene C2 og C3 velges. I tillegg, for å sikre stabiliteten til det elektriske inngangssignalet, er en koblingskondensator og en matchende motstand med en motstand på 50Ω koblet til den negative terminalen til LA.
LVPECL (Low Voltage Positive Emitter Coupling Logic)-krets sammensatt av motstander R4 og R5 (R6 og R7) og en 2,0 V likespenningskilde gjennom differensialsignalet utgitt med 10G (1G) LA. elektrisk signal.
2.4 Startseksjon
Den overførende delen av 10G EPON symmetriskOLToptisk modul er hovedsakelig delt inn i to deler av 1,25 og 10G overføring, som henholdsvis sender signaler med en bølgelengde på 1490 og 1577 nm til nedlinken. For å ta 10G-overføringsdelen som et eksempel, går et par 10G-differensialsignaler inn i en CDR (Clock Shaping)-brikke, er AC-koblet til en 10G-driverbrikke og blir til slutt differensielt inn i en 10G-laser. Fordi temperaturendringen vil ha stor innflytelse på laseremisjonsbølgelengden, for å stabilisere bølgelengden til nivået som kreves av protokollen (protokollen krever 1575 ~ 1580nm), må arbeidsstrømmen til TEC-kretsen justeres, så at utgangsbølgelengden kan kontrolleres godt.
3. Testresultater og analyse
De viktigste testindikatorene for 10G EPON symmetriskOLToptisk modul inkluderer mottakeroppsetttid, mottakerfølsomhet og overføringsøyediagram. De spesifikke testene er som følger:
(1) Motta oppsettstid
Under det normale arbeidsmiljøet med uplink burst optisk effekt på -24,0 dBm, brukes det optiske signalet som sendes ut av burst-lyskilden som målingsstartpunkt, og modulen mottar og etablerer et komplett elektrisk signal som målingsendepunkt, og ignorerer tidsforsinkelse av lys i testfiberen. Den målte 1G-burst-mottaksoppsetttiden er 76,7 ns, som oppfyller den internasjonale standarden på <400 ns; oppsetttiden for 10G-burstmottak er 241,8 ns, som også oppfyller den internasjonale standarden på <800 ns.
3. Testresultater og analyse
De viktigste testindikatorene for 10G EPON symmetriskOLToptisk modul inkluderer mottakeroppsetttid, mottakerfølsomhet og overføringsøyediagram. De spesifikke testene er som følger:
(1) Motta oppsettstid
Under det normale arbeidsmiljøet med uplink burst optisk effekt på -24,0 dBm, brukes det optiske signalet som sendes ut av burst-lyskilden som målingsstartpunkt, og modulen mottar og etablerer et komplett elektrisk signal som målingsendepunkt, og ignorerer tidsforsinkelse av lys i testfiberen. Den målte 1G-burst-mottaksoppsetttiden er 76,7 ns, som oppfyller den internasjonale standarden på <400 ns; oppsetttiden for 10G-burstmottak er 241,8 ns, som også oppfyller den internasjonale standarden på <800 ns.
