Konstrukcja optycznego nadajnika-odbiornika dla PON TDM
Transceiver optyczny (nadajnik i odbiornik) wykorzystywany do konwersji optyczno-elektrycznej jest kluczowym elementem w optycznych systemach komunikacyjnych. W systemie PON optyczny nadajnik i odbiornik na terminalu linii optycznej (OLT) lub optyczne jednostki sieciowe (ONU) są zwykle pakowane razem, tworząc dwukierunkowy podzespół optyczny (BOSA).
Poniższy rysunek pokazuje architekturę optycznego urządzenia nadawczo-odbiorczego dla OLT i ONU. Podzespół optyczny nadajnika (TOSA) składa się z lasera półprzewodnikowego (laser Fabry-Perot lub laser DFB) i sterownika lasera. Podzespół optyczny odbiornika (ROSA) zawiera fotodiodę (PIN lub APD), wzmacniacz transimpedancji, wzmacniacz ograniczający oraz zegar i obwód odzyskiwania danych. Oprócz TOSA i ROSA stosuje się dupleks lub tripex (filtr WDM) w celu oddzielenia fal przed i za falami. Dupleks lub tripleks jest zwykle filtrem cienkowarstwowym, ale filtry optyczne (np. Siatka Bragga lub interferometr Macha-Zehndera) oparte na płaskich obwodach fali świetlnej stają się preferowaną opcją, ponieważ płaskie obwody fali świetlnej są bardziej kompaktowe, bardziej niezawodny i łatwiejszy w montażu dzięki TOSA i ROSA. Ponieważ PON TDM są wdrażane na dużą skalę, włożono wiele wysiłku w zaprojektowanie optycznego urządzenia nadawczo-odbiorczego o lepszej wydajności, niższym koszcie i lepszej niezawodności. Kluczowymi wyzwaniami związanymi z opracowaniem optycznego urządzenia nadawczo-odbiorczego do zastosowań FTTx jest wyższy poziom integracji, opłacalne opakowanie i technologie transmisji optycznej w trybie impulsowym w łączu nadawczym. Do integracji i pakowania optyczne urządzenia nadawczo-odbiorcze ewoluują w kierunku płaskich obwodów fal świetlnych i monolitycznych fotonicznych układów scalonych.
Transmisja optyczna w trybie serii
W systemie PON TDM wszyscy użytkownicy dzielą tę samą infrastrukturę światłowodową od OLT do węzła dystrybucyjnego. W kierunku downsream pakiety danych są rozsyłane do wszystkich jednostek ONU. Nadajniki OLT i odbiorniki ONU działają w trybie ciągłym, w którym synchronizacja jest utrzymywana przez cały czas. Nawet jeśli nie ma danych do wysłania do ONU, nadajnik OLT musi przesyłać wzorce bitów bezczynności, aby odbiornik ONU mógł stale pobierać zegar z sygnału dalszego. Jednak w kierunku wysyłania, wszyscy użytkownicy muszą być unikani podczas transmisji wysyłania, więc w danym momencie tylko jeden pakiet (z jednej jednostki ONU) może dostać się do centrali. OLT koordynuje transmisję w górę i planuje czas transmisji dla każdej jednostki ONU. Gdy ONU chce wysłać dane do OLT, przesyła serię danych w czasie wyznaczonym przez OLT, a następnie całkowicie wyłącza swój nadajnik, aby uniknąć zakłóceń w transmisji upstream innych jednostek ONU. Serie danych z różnych jednostek ONU następujących po sobie do odbiornika w centrali są oddzielone określonym czasem ochronnym. Ten typ transmisji nazywany jest transmisją w trybie serii.
Oto liczba, która porównuje formaty danych transmisji ciągłej i impulsowej. Niezbędny jest nadajnik impulsowy na każdej jednostce ONU i odbiornik impulsowy w centrali. Odbiornik w trybie seryjnym w centrali musi mieć różne przystępne zakresy wejściowe i krótkie czasy blokowania zegara. Z drugiej strony, nadajnik impulsowy, umieszczony po stronie użytkownika, musi wykazywać szybki czas włączenia, a także dobre tłumienie mocy w stanie bezczynności. Projektowanie szybkiego transceivera optycznego w trybie impulsowym jest konieczne i trudne przy wdrażaniu pasywnych sieci optycznych.
Sterowniki lasera w trybie serii
Nadajnik impulsowy musi wykazywać szybki czas włączenia, a także dobre tłumienie mocy. Wyzwania konstrukcyjne dla sterowników lasera / modulatora w trybie serii to czasy narastania i opadania oraz automatyczna kontrola mocy. Konwencjonalne obwody sterownika są zaprojektowane w celu utrzymania stałego prądu i napięcia polaryzacji. Jednak dobre tłumienie mocy optycznej w stanie bezczynności wymaga szybkiego wyłączenia odchylenia. Obwody sterownika muszą być zaprojektowane w sposób zapewniający krótkie włączanie / wyłączanie. Do automatycznego sterowania mocą konwencjonalne obwody często wykorzystują powolne monitorowanie fotodiody i / lub filtrów analogowych w celu uśrednienia sygnału i analogowej pętli sterowania do analogowych pętli sterowania. Konieczne jest monitorowanie wyjścia optycznego próbkowanego w odpowiednich punktach fali impulsowej.
Odbiorniki w trybie serii
Konwencjonalnych odbiorników optycznych nie można używać do wykrywania w trybie impulsowym, ponieważ nie są one w stanie natychmiastowo obsłużyć różnych pakietów przybywających z dużymi różnicami mocy optycznej i wyrównania faz. Konieczne jest zatem zaprojektowanie odbiorników, które będą mogły dostosowywać się do zmian mocy optycznej i wyrównania fazowego w zależności od pakietu. Wyzwania konstrukcyjne dla odbiorników w trybie zdjęć seryjnych to dynamiczne odzyskiwanie czułości, odzyskiwanie poziomu i szybkie odzyskiwanie zegara.
Kiedy słaby impuls następuje po silnym, trudno jest wykryć słaby sygnał. Dynamiczne przywracanie czułości jest konieczne do wykrycia słabego sygnału. Odzyskiwanie słabego impulsu jest ograniczone efektami transportu nośnika fotodiody, częstotliwościami wzmocnienia i szybkości ładowania wzmacniacza oraz niezamierzonymi efektami automatycznej kontroli wzmocnienia.
Aby odzyskać poziom, odbiornik w trybie serii może być zaprojektowany ze strukturą sprzężenia zwrotnego lub sprzężenia zwrotnego. W przypadku konstrukcji sprzężenia zwrotnego różnicowy wzmacniacz transimpedancji wejścia / wyjścia i obwód detekcji szczytowej tworzą pętlę sprzężenia zwrotnego, natomiast w konstrukcji sprzężenia zwrotnego sygnał z przedwzmacniacza jest przekazywany do obwodu wykrywania piku. Oba projekty zostały wdrożone w praktyce. Struktura sprzężenia zwrotnego umożliwia bardziej niezawodną pracę odbiornika, ale potrzebny jest inny przedwzmacniacz wejściowy / wyjściowy. Odbiornik sprzężenia zwrotnego ma krótszy czas reakcji i można zastosować konwencjonalny przedwzmacniacz podłączany do sieci, ale zespół obwodów elektrycznych musi być zaprojektowany ostrożnie, aby zapobiec oscylacjom w odbiorniku. Obwody odzyskiwania poziomu o prostej i solidnej konstrukcji oraz dobrej wydajności to wciąż otwarty problem, który wymaga dalszych badań.
FOCC jest producentem OEM modułów nadajników-odbiorników światłowodowych. Zapewniamy optyczny transceiver nie tylko dla TDM PON, oferujemy również kompatybilne moduły transceivera na całym świecie. Zapraszamy do odwiedzenia naszej strony internetowej, gdzie można znaleźć moduły, które chcesz kupić. Nasze moduły optyczne mogą być kompatybilne ze wszystkimi markami, takimi jak moduły SFP: GLC-LH-SM Cisco , HP J4858A , JX-SFP-1FE-FX (kompatybilny z Juniper) itp.
